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煤質(zhì)成分在線檢測裝置的應(yīng)用簡介
2013-03-10
目前國內(nèi)火力發(fā)電機組燃煤煤質(zhì)變化非常大，各發(fā)電廠的燃煤中，統(tǒng)配煤約占60%，其余40%為自購煤，而電廠自購煤具有很大的隨意性，來煤煤種變化大、煤質(zhì)優(yōu)劣不齊，該種狀況短期內(nèi)難以發(fā)生轉(zhuǎn)變。
在煤質(zhì)多變的情況下，煤質(zhì)分析滯后，已嚴(yán)重影響到鍋爐的安全運行?；鹆Πl(fā)電廠現(xiàn)有煤質(zhì)分析基本為人工或機械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的煤質(zhì)數(shù)據(jù)只能在兩三天后才能得到，具有明顯的滯后性，對鍋爐安全運行及優(yōu)化調(diào)整來說已經(jīng)意義不大。在入廠煤結(jié)算時，人工取樣化驗的方法更是增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風(fēng)險。
如何避免因煤質(zhì)原因造成鍋爐滅火事故、降低助燃用油、避免因鍋爐事故進而造成對電網(wǎng)的沖擊、如何快速了解入廠煤質(zhì)、降低采購風(fēng)險等，都是火力發(fā)電廠目前急需解決的重大問題。南京大陸中電科技股份有限公司開發(fā)的采用中子活化技術(shù)的MJA型煤質(zhì)成份在線檢測裝置，從根本上解決了上述難題。裝置能實現(xiàn)以下用途:
● 能夠?qū)崿F(xiàn)全煤流在線煤質(zhì)檢測，在煤炭入爐前提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)鍋爐運行，避免事故，實現(xiàn)安全燃燒;
● 在有條件的發(fā)電廠可以實現(xiàn)實時配煤，保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定，并符合機組負(fù)荷的要求;
● 可以提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù)及未來數(shù)小時的煤質(zhì)變化趨勢預(yù)測，為運行人員實現(xiàn)優(yōu)化燃燒、實現(xiàn)經(jīng)濟運行提供數(shù)據(jù)支持;
● 可以為鍋爐提供最經(jīng)濟燃用煤質(zhì)指導(dǎo)，從而幫助發(fā)電廠實現(xiàn)主動選煤、科學(xué)購煤。
隨著煤質(zhì)成分在線檢測裝置的推出，實時獲得輸煤皮帶上的燃煤煤質(zhì)成分成為了可能，使得鍋爐運行人員能夠及時了解當(dāng)前所燃燒煤的元素成分和工業(yè)分析結(jié)果，可以變被動地調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)為
1.MJA裝置的測量原理
煤質(zhì)成分在線檢測分析裝置采用中子發(fā)生器，利用中子感生瞬發(fā)γ射線分析技術(shù)，將熱中子俘獲反應(yīng)和快中子非彈散射反應(yīng)相結(jié)合，通過分析γ射線特征能量來識別核素種類，通過分析γ特征射線來確定煤中各種元素的含量，從而實現(xiàn)煤質(zhì)全元素成分的在線分析。
2.MJA裝置的部件
。整個系統(tǒng)主要由安裝在輸煤皮帶上的測量單元、防護單元、水份測量單元、限高單元以及系統(tǒng)控制柜和測量控制柜等組成。系統(tǒng)通過采集來自DCS及輸煤集控的信號，實現(xiàn)相關(guān)的燃燒優(yōu)化指導(dǎo)功能。
為制粉系統(tǒng)提供指導(dǎo):根據(jù)制粉系統(tǒng)當(dāng)前煤質(zhì)情況，系統(tǒng)提供相應(yīng)的運行建議，包括水份、灰份對磨煤機出力的影響評價、建議磨煤機出口溫度和經(jīng)濟煤粉細(xì)度等。
6.對鍋爐燃煤進行實時煤質(zhì)特性診斷和為鍋爐提供燃燒優(yōu)化指導(dǎo)
實時煤質(zhì)特性診斷：根據(jù)鍋爐每層燃燒器噴口處煤質(zhì)，對入爐煤的著火溫度、著火穩(wěn)定性指數(shù)、燃燼特性指數(shù)及灰成份綜合指數(shù)進行診斷，界面通過進度顯示的方式告訴運行人員煤質(zhì)的著火難易程度、火焰穩(wěn)定性、燃燼特性及煤的結(jié)渣傾向等。同時，系統(tǒng)提供鍋爐效率等機組經(jīng)濟性能診斷。運行人員能夠根據(jù)當(dāng)前鍋爐的燃燒煤質(zhì)情況及時對運行參數(shù)作出優(yōu)化調(diào)整。
燃燒優(yōu)化指導(dǎo):依據(jù)煤質(zhì)鍋爐耦合模型，為運行人員提供燃燒優(yōu)化指導(dǎo)。該模塊的原理是通過對大量鍋爐燃煤及鍋爐主要運行參數(shù)的分析，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，對機組主要運行指標(biāo)與選定煤質(zhì)指標(biāo)進行相關(guān)性分析，確定不同煤質(zhì)指標(biāo)對機組主要運行參數(shù)的影響模型，提出實現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)(機組主要運行指標(biāo))的相關(guān)建議操作，提供操作改變后的系統(tǒng)主要運行指標(biāo)預(yù)測值。
7.依據(jù)上煤過程的計質(zhì)、計量結(jié)果，為電廠實時配煤提供科學(xué)依據(jù)
依據(jù)煤質(zhì)測量結(jié)果，根據(jù)鍋爐設(shè)計煤種及實時運行經(jīng)驗，為配煤過程提供直接指導(dǎo)，告訴上煤運行人員哪些主要煤質(zhì)指標(biāo)需要調(diào)整，根據(jù)當(dāng)前煤質(zhì)，提出具體的配制比例及重量，通過程控系統(tǒng)優(yōu)化配煤過程。
8.為DCS及MIS提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù)，使機組現(xiàn)有優(yōu)化模塊趨于完善由于DCS或MIS系統(tǒng)采用了鍋爐燃煤的實時數(shù)據(jù)，使機組現(xiàn)有的實時性能診斷、實時成本計算等功能趨于完善。
四、經(jīng)濟性分析
煤質(zhì)發(fā)生突然變化時，如果燃燒調(diào)整不及時可能會導(dǎo)致爐管高溫腐蝕以及結(jié)焦等事故。按照兩臺300MW機組每臺每年因結(jié)焦和高溫腐蝕分別造成100萬元損失、而安裝MJA裝置后可以減少25%損失計算，每年共可以節(jié)約費用100萬元。
(2)經(jīng)濟性效益
a)提高鍋爐效率
通過及時根據(jù)煤質(zhì)情況調(diào)整燃燒，可以提高鍋爐效率。按照兩臺300MW機組鍋爐效率提高0.4%計算，每年可以創(chuàng)造105～160萬元的效益。
b)減少制粉系統(tǒng)電耗及制粉系統(tǒng)維護費用按兩臺300MW機組制粉系統(tǒng)平均降低電耗1.25kWh/t計算，每年可節(jié)約費用30～40萬元。按全年維護費用130萬元、安裝MJA裝置后可以減少30%計算，共可以節(jié)約費用39萬元/年。
2.指導(dǎo)上煤和配煤
通過實時檢測上煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)反饋控制或者指導(dǎo)高效摻燒優(yōu)質(zhì)煤和劣質(zhì)煤。按全部燃用優(yōu)質(zhì)煤與優(yōu)質(zhì)煤和劣質(zhì)煤各50%摻燒、普通優(yōu)質(zhì)煤與劣質(zhì)煤價格相差35元/噸、兩臺300MW機組每臺日耗煤量800噸計算，每年可以節(jié)省費用100～1000萬元。來源 示波器 http://rengken.cn/
在煤質(zhì)多變的情況下，煤質(zhì)分析滯后，已嚴(yán)重影響到鍋爐的安全運行?；鹆Πl(fā)電廠現(xiàn)有煤質(zhì)分析基本為人工或機械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的煤質(zhì)數(shù)據(jù)只能在兩三天后才能得到，具有明顯的滯后性，對鍋爐安全運行及優(yōu)化調(diào)整來說已經(jīng)意義不大。在入廠煤結(jié)算時，人工取樣化驗的方法更是增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風(fēng)險。
如何避免因煤質(zhì)原因造成鍋爐滅火事故、降低助燃用油、避免因鍋爐事故進而造成對電網(wǎng)的沖擊、如何快速了解入廠煤質(zhì)、降低采購風(fēng)險等，都是火力發(fā)電廠目前急需解決的重大問題。南京大陸中電科技股份有限公司開發(fā)的采用中子活化技術(shù)的MJA型煤質(zhì)成份在線檢測裝置，從根本上解決了上述難題。裝置能實現(xiàn)以下用途:
● 能夠?qū)崿F(xiàn)全煤流在線煤質(zhì)檢測，在煤炭入爐前提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)鍋爐運行，避免事故，實現(xiàn)安全燃燒;
● 在有條件的發(fā)電廠可以實現(xiàn)實時配煤，保證入爐煤質(zhì)穩(wěn)定，并符合機組負(fù)荷的要求;
● 可以提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù)及未來數(shù)小時的煤質(zhì)變化趨勢預(yù)測，為運行人員實現(xiàn)優(yōu)化燃燒、實現(xiàn)經(jīng)濟運行提供數(shù)據(jù)支持;
● 可以為鍋爐提供最經(jīng)濟燃用煤質(zhì)指導(dǎo)，從而幫助發(fā)電廠實現(xiàn)主動選煤、科學(xué)購煤。
隨著煤質(zhì)成分在線檢測裝置的推出，實時獲得輸煤皮帶上的燃煤煤質(zhì)成分成為了可能，使得鍋爐運行人員能夠及時了解當(dāng)前所燃燒煤的元素成分和工業(yè)分析結(jié)果，可以變被動地調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)為
1.MJA裝置的測量原理
煤質(zhì)成分在線檢測分析裝置采用中子發(fā)生器，利用中子感生瞬發(fā)γ射線分析技術(shù)，將熱中子俘獲反應(yīng)和快中子非彈散射反應(yīng)相結(jié)合，通過分析γ射線特征能量來識別核素種類，通過分析γ特征射線來確定煤中各種元素的含量，從而實現(xiàn)煤質(zhì)全元素成分的在線分析。
2.MJA裝置的部件
。整個系統(tǒng)主要由安裝在輸煤皮帶上的測量單元、防護單元、水份測量單元、限高單元以及系統(tǒng)控制柜和測量控制柜等組成。系統(tǒng)通過采集來自DCS及輸煤集控的信號，實現(xiàn)相關(guān)的燃燒優(yōu)化指導(dǎo)功能。
為制粉系統(tǒng)提供指導(dǎo):根據(jù)制粉系統(tǒng)當(dāng)前煤質(zhì)情況，系統(tǒng)提供相應(yīng)的運行建議，包括水份、灰份對磨煤機出力的影響評價、建議磨煤機出口溫度和經(jīng)濟煤粉細(xì)度等。
6.對鍋爐燃煤進行實時煤質(zhì)特性診斷和為鍋爐提供燃燒優(yōu)化指導(dǎo)
實時煤質(zhì)特性診斷：根據(jù)鍋爐每層燃燒器噴口處煤質(zhì)，對入爐煤的著火溫度、著火穩(wěn)定性指數(shù)、燃燼特性指數(shù)及灰成份綜合指數(shù)進行診斷，界面通過進度顯示的方式告訴運行人員煤質(zhì)的著火難易程度、火焰穩(wěn)定性、燃燼特性及煤的結(jié)渣傾向等。同時，系統(tǒng)提供鍋爐效率等機組經(jīng)濟性能診斷。運行人員能夠根據(jù)當(dāng)前鍋爐的燃燒煤質(zhì)情況及時對運行參數(shù)作出優(yōu)化調(diào)整。
燃燒優(yōu)化指導(dǎo):依據(jù)煤質(zhì)鍋爐耦合模型，為運行人員提供燃燒優(yōu)化指導(dǎo)。該模塊的原理是通過對大量鍋爐燃煤及鍋爐主要運行參數(shù)的分析，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，對機組主要運行指標(biāo)與選定煤質(zhì)指標(biāo)進行相關(guān)性分析，確定不同煤質(zhì)指標(biāo)對機組主要運行參數(shù)的影響模型，提出實現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)(機組主要運行指標(biāo))的相關(guān)建議操作，提供操作改變后的系統(tǒng)主要運行指標(biāo)預(yù)測值。
7.依據(jù)上煤過程的計質(zhì)、計量結(jié)果，為電廠實時配煤提供科學(xué)依據(jù)
依據(jù)煤質(zhì)測量結(jié)果，根據(jù)鍋爐設(shè)計煤種及實時運行經(jīng)驗，為配煤過程提供直接指導(dǎo)，告訴上煤運行人員哪些主要煤質(zhì)指標(biāo)需要調(diào)整，根據(jù)當(dāng)前煤質(zhì)，提出具體的配制比例及重量，通過程控系統(tǒng)優(yōu)化配煤過程。
8.為DCS及MIS提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù)，使機組現(xiàn)有優(yōu)化模塊趨于完善由于DCS或MIS系統(tǒng)采用了鍋爐燃煤的實時數(shù)據(jù)，使機組現(xiàn)有的實時性能診斷、實時成本計算等功能趨于完善。
四、經(jīng)濟性分析
煤質(zhì)發(fā)生突然變化時，如果燃燒調(diào)整不及時可能會導(dǎo)致爐管高溫腐蝕以及結(jié)焦等事故。按照兩臺300MW機組每臺每年因結(jié)焦和高溫腐蝕分別造成100萬元損失、而安裝MJA裝置后可以減少25%損失計算，每年共可以節(jié)約費用100萬元。
(2)經(jīng)濟性效益
a)提高鍋爐效率
通過及時根據(jù)煤質(zhì)情況調(diào)整燃燒，可以提高鍋爐效率。按照兩臺300MW機組鍋爐效率提高0.4%計算，每年可以創(chuàng)造105～160萬元的效益。
b)減少制粉系統(tǒng)電耗及制粉系統(tǒng)維護費用按兩臺300MW機組制粉系統(tǒng)平均降低電耗1.25kWh/t計算，每年可節(jié)約費用30～40萬元。按全年維護費用130萬元、安裝MJA裝置后可以減少30%計算，共可以節(jié)約費用39萬元/年。
2.指導(dǎo)上煤和配煤
通過實時檢測上煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)反饋控制或者指導(dǎo)高效摻燒優(yōu)質(zhì)煤和劣質(zhì)煤。按全部燃用優(yōu)質(zhì)煤與優(yōu)質(zhì)煤和劣質(zhì)煤各50%摻燒、普通優(yōu)質(zhì)煤與劣質(zhì)煤價格相差35元/噸、兩臺300MW機組每臺日耗煤量800噸計算，每年可以節(jié)省費用100～1000萬元。來源 示波器 http://rengken.cn/
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