灼烧法飞灰方案书(最新)

飞灰含碳量在线检测装置-灼烧式方案书南京擎能自动化设备有限公司目录一、技术评估............................................................................................3二、系统原理..........................................................................................10三、系统结构及装置组成.......................................................................11四、实现功能..........................................................................................14五、性能指标..........................................................................................15六、系统特点..........................................................................................16七、供货范围及备件清单......................................................................17八、安装说明..........................................................................................18九、调试说明..........................................................................................23十、操作说明..........................................................................................24十一、维护说明.......................................................................................26十二、售后服务.......................................................................................33一、技术评估1项目提出的背景及必要性锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的重要指标，实时测量飞灰含碳量将有利于监测锅炉燃烧，有利于指导燃烧调整以降低煤耗，有利于提高机组运行的经济性和安全性。我国火力发电机组的平均供电煤耗多年来一直徘徊在389g/kWh左右。近10年来新投产的大容量高参数再热机组煤耗也相当高，根据有关资料报道，我国200MW机组的煤耗高达394g/kWh，比国外同类机组高79g/kWh；300MW机组为370g/kWh,比国外约高45g/kWh；125MW为385g/kWh，比先进水平高7g/kWh。煤耗高的原因除设计、制造、运行、燃料供应和生产管理方面存在的问题外，还有是锅炉运行控制手段尚不够完善。传统测量飞灰含碳量是采用化学灼烧法，这是一种离线的实验室分析方法，由于采样工作量大，采集的数据量小，取样代表性差，而且分析时间滞后，难以及时反映锅炉燃烧工况，不能真正起到指导锅炉运行的作用。为了解决该问题，我公司的飞灰含碳量在线检测装置。该装置采用微波检测技术，在投运后，由于故障率较高，特别是装置检测数据经常与实际情况存在较大的误差，无法正确指导锅炉运行，已严重影响锅炉燃烧效率。2、目实施的可行性2.1国内外调研报告：咨询专家意见、国内外解决方案、用户使用情况等2.1.1国外产品现状2.1.1.1红外线测量法该法利用红外线对飞灰中碳粒反射率不同的原理进行测量，按照事先标定的反射率直接得出结果。在丹麦、荷兰和英国有此类产品，测量时间大约3分钟，测量精度0.5%左右，代表产品为RCA-2000。2.1.1.2微波吸收法微波吸收法是根据飞灰中的碳粒吸收微波诱导而产生涡流的原理进行的，产生的涡流使含碳样品温度上升，且与含碳量呈直接关系。2.1.1.3微波谐振法微波谐振法是根据飞灰中的碳改变了谐振腔的某些特性，这些特性同含碳量存在一定的关系，由于检测是在谐振状态进行，所以检测灵敏度高。2.1.1.4重量燃烧法采集一定量的飞灰在高温下燃烧，按照燃烧前后的重量差求得飞灰的含碳量，燃烧方法与实验室人工飞灰含碳量测定方法相似，将飞灰加热燃烧成CO2，由红外线传感器测定CO2,自动计算飞灰含碳量的质量百分比。2.1.2国内产品2.1.2.1微波吸收法原理同上。2.1.2.2微波谐振法原理同上。微波谐振法测量飞灰含碳量目前在国内应用最广。2.1.2.3烟道微波法利用烟道中流过的飞灰对微波功率的衰减和相位的偏移来检测含碳量。2.1.2.4灼烧法称重法根据实验室化学灼烧原理，将收集的未完全燃烬碳灰样放置在规定的高温环境下灼烧，由于飞灰中可燃物被高温氧化，样品质量出现损失，根据灰样的损失量多少，可计算出飞灰灰样的含碳量值，测量流程与人工化验实验室相似。该方法是直接测量法，测量精度不受煤质影响。检测范围0-20%，精度0.5%。2.1.3综述目前国内外市场上在线飞灰含碳量检测大多采用微波技术，这是一种间接测量方法，需要根据微波检测信号与飞灰含碳量之间的对应关系进行曲线拟合，然后根据这样的拟合曲线来确定飞灰含碳量的大小。由于微波对各种物质都会产生反应，一旦燃用煤种发生改变，原先的标定曲线就不再适用，因此就需要不断对装置进行标定。在实际应用中，由于检测装置无法获得当前锅炉的燃烧煤种，因此，装置检测数据经常出现较大的误差，这种情况很难改善。而灼烧称重法，由于其原理简单，检测过程直观明了，测量精度与煤种无关，基本不需要对仪器进行标定，大大减轻了维护工作量，能够基本满足电厂对该产品的需求。该产品已经在国内电厂开始使用。2.2选择技术方案：2.2.1灼烧称重法测量飞灰含碳量的技术方案如下在空气预热器出口到除尘器入口之间的烟道上开设飞灰取样孔，并安装飞灰取样器，系统由自抽式飞灰取样装置，自动将烟道中的飞灰收集下来，将一定量的灰样运送到耐高温容器中，并自动进行称量，然后由测量单元内部的执行机构将该容器送入电热炉进行高温灼烧，灼烧结束后装置再对该容器进行称量，根据灰样的减少量多少，由装置自动计算出飞灰含碳量的数值。灼烧后的灰样通过系统的排灰装置返回烟道中，然后进行下一次飞灰的取样和含碳量测量。其检测流程如下图2.2.2系统结构框图如下2.2.3经济和社会效益分析2.2.3.1提高市场竞争力电力体制改革的目的就是要降低发电成本，提高运行效率，优化资源管理。装置的投运将有助于电厂提高锅炉燃烧控制水平，降低飞灰含碳量的指标，在市场竞争中，掌握主动权。发电煤耗每降低1克/千瓦，对一个100万千瓦左右的机组，每年可以降低成本200万元左右。更重要的是可以使整个社会的能源利用效率以及由此产生的运输、人力、资源等各方面的整体利益影响重大。2.2.3.2减员增效通常测量飞灰含碳量的流程是这样的：人工采样、化验室烘干、缩分称重、灼烧、再称重、含碳量计算，测量一次数据至少需要2个小时，因此工作量大，投运本装置后，所有的工作都由装置自动完成，原先的人员可以进一步削减，从而增加现有人员的效益。2.2.3.3提高管理水平该装置的投运将有助于电厂管理人员分析锅炉燃烧效率，提高制粉系统和送风系统的安全运行，飞灰含碳量的高低还可以作为班组运行考核的指标，从而提高锅炉调整水平，调动运行人员的积极性。2.2.3.4促进社会经济发展竞价上网必然使销售电价有所下降，而用电费用的降低将有利于减轻居民、特别是企业的电费负担，有利于国企的脱困，从而促进社会稳定发展。另一方面，电价的下调，反过来会刺激电力消费需求，促进社会经济的发展。2.2.3.5减少环境污染随着我国经济的快速发展，环境污染和能源短缺问题日益成为制约经济发展的主要因素。粉煤灰的综合利用可以减少粉煤灰堆存占地量，节约良田，减少环境污染，可谓一举多得，将产生重大的社会效益和环境效益。二、系统原理1、测量原理采用失重法测量技术，当含有未燃尽碳的灰样在特定的高温下经灼烧后，由于灰样中残留的碳被燃尽后使灰样的质量出现损失，利用灰样的烧失量作为计算依据，计算出灰样中的含碳量。2、工作原理系统采用无外加动力、自抽式取样单元，自动地将烟道中的灰样通过测量单元中的收灰组件收集到坩埚中。再由测量单元内部的执行机构将装有灰样的坩埚送入灼烧装置进行高温灼烧，灼烧结束后由系统对收灰前、收灰后及灼烧后所称得的重量信号进行计算，获得飞灰的含碳量并在主机单元的显示屏上进行显示。灼烧后的灰样通过系统的排灰装置排放回烟道中去，然后进行下一次飞灰的取样和含碳量测量的流程。三、系统结构及装置组成针对国内300MW机组以上锅炉大多采用两个烟道排放飞灰的特点，装置设计采用两套独立的飞灰取样和微波测量系统，而共用一套主控系统。1.取样单元:飞灰取样单元由取样管、引射管、调节喷嘴、旋流集尘器等部件组成。飞灰取样单元采用了独特的耐磨设计和防堵灰设计，能保证装置长期可靠的进行自动采样，此外旋流集尘器是分离飞灰与烟气的设备，实践证明其分离效率达到99％以上；从而保证系统的整体测量可信度。飞灰取样器为无动力自抽式取样装置，即取样装置内不设有抽气泵等转动部件，完全依靠烟道本身产生的负压抽取烟气，确保飞灰取样器的可靠性与小维护性。飞灰取样器烟道内部分采用不锈钢耐磨材料,外附陶瓷贴片延长烟道内磨损部件的使用寿命。防堵措施系统采用无外加动力、自抽式取样单元，自动地将烟道中的灰样通过测量单元中的收灰组件收集到坩埚中。再由测量单元内部的执行机构将装有灰样的坩埚送入灼烧装置进行高温灼烧，灼烧结束后由系统对收灰前、收灰后及灼烧后所称得的重量信号进行计算，获得飞灰的含碳量并在控制单元的显示屏上进行显示。灼烧后的灰样通过系统的排灰装置排放回烟道中去，然后进行下一次飞灰的取样和含碳量测量的流程。针对工业现场在线取样灰路系统容易堵灰的问题，我公司技术人员经过精心设计和若干次试验，成功解决了这项难题。主要采取了以下几点技术措施：①对测量管路本身进行加热，这样潮湿的飞灰由于管壁温度较高，无法结露。②采用周期性的振打，使管壁上可能沾结的灰块脱落。③采用高温压缩空气对测试管路进行吹扫，这样既可以对测试管路和取样器进行加温，使它们始终处于较高的温度，又可将测试管内的飞灰排入烟道。这种吹扫是在每一个测量周期都进行的，因此，测试管内不存在飞灰沾结问题。④保持整个取样回路的温度，避免飞灰因温度过低而凝结。特别是对旋流集成器进行加热。排灰不畅通常是由于硬件故障造成的，通常检查取样管是否堵灰、旋流集成器加热温度是否正常和有无磨损、飞灰弯头是否磨损，我公司对取样管、旋流集成器、飞灰弯头都采用耐磨材料，有效的延长了产品的使用，减少了设备故障。2.测试单元测试单元包括收灰组件，灼烧组件，称重组件，排灰组件，制氧组件，减震组件，恒温系统等组成，完成对飞灰的自动收集，测量和排放功能。测量单元的工作过程及功能由系统控制软件实现自动控制，如图所示。为了提高检测指标，缩短检测周期，本装置采用富氧燃烧技术，采用先进的分子筛技术，无需使用化学试剂，无需更换制氧试剂，而是通过纳米技术直接将空气中的氧气进行捕获。由于采用该技术，可以将整个系统的检测周期大大缩短，从而获得更好的实时性。由于装置使用的现场环境较为恶劣，现场振动、温度变化较大，这些因素会影响检测的精度。因此系统采用专业设计的减震避震技术，解决现场的振动问题。系统采用当