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冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第7期总第185期热电1引言火力发电厂锅炉飞灰含碳量数据是燃煤锅炉热效率和运行经济性的重要指标之一,飞灰含碳量的传统测量方法是人工取样离线实验室分析,虽然精度高,但是由于数据量少,分析时间滞后等因素影响,导致测量的结果不能及时地反映当前的锅炉燃烧的工况,对锅炉燃烧控制和调整的指导缺乏实时性,已经不能适应现代化管理和控制要求。随着电厂精细化管理和自动化运行水平不断提高,对锅炉热效率要求做到实时掌握,在线检测锅炉飞灰中的含碳量是大势所趋,准确、实时的分析数据有利于指导运行人员及时优化锅炉燃烧,提高锅炉燃烧效率,从而降低发电煤耗,提高企业竞争力。2问题的提出马钢热电总厂有3台220t/h煤粉锅炉,型号为SG-220/9.8-M295,可以掺烧30%高炉煤气(按热值比),飞灰含碳量的测量仍采用人工取样离线实验室分析方法。近期公司有一些富裕的焦炭细微颗粒,简称CDQ粉,在电厂锅炉中进行了一定比例的掺烧,CDQ粉是一种高热值(热值在27MJ/kg左右)、低挥发分(5%)的焦煤干馏后粉末,燃烧特性与动力煤有很大的不同。掺烧CDQ粉后,锅炉的飞灰含碳量波动幅度和以往相比有了较大的增加,在动力煤中掺烧10%的CDQ粉时,锅炉飞灰含碳量在5%~8%波动,波动上限达到了了锅炉正常运行时飞灰含碳量的2倍,显然对锅炉效率产生了较大的影响,锅炉尾部受热面的磨损大大加剧。针对这种CDQ粉在煤中的掺烧,锅炉燃烧调整配风等要求比较高,为了对锅炉配风情况进行及时准确的调整,要求迅速掌握锅炉飞灰含碳量成了非常重要的事情,而手工分析方法显然无法满足要求,为了能够及时掌握实时飞灰含碳量数据,我们对在对线飞灰含碳系统技术进行考察选择后,在2#锅炉上引进了一套灼烧失重法在线飞灰检测系统。3系统的设计功能及技术参数3.1设计的主要功能全自动在线测量实时/平均含碳量显示锅炉在线飞灰含碳检测系统的应用李如飞(马鞍山钢铁股份有限公司热电总厂,安徽马鞍山243000)【摘要】灼烧失重法在线飞灰含碳检测方法是目前比较成熟的技术,在燃煤锅炉中掺烧焦炭细微颗粒时更需要及时掌握锅炉实际燃烧情况,通过采用这套在线飞灰检测系统,为锅炉燃烧调整提供了及时、准确的数据支持,使得锅炉运行人员可以采用针对性操作,提高了锅炉效率。【关键词】锅炉;在线检测;飞灰含碳【中图分类号】TK229【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2015)07-0031-04ApplicationofOnlineCarbonDetectionSystemforBoilerFlyAshLiRufe(ThermalPowerPlantofMaanshanIronandSteelCo.,Ltd.,Maanshan,Anhui243000,China)【Abstract】Theonlineignitionlosscarbondeterminationmethodforflyashisamaturetechnology.Whencoalburningboilerblendsfinecokeparticlesinthefuelitismoreimpor原tanttotimelylearntheactualburningstateintheboiler.Usingthisonlineashanalysissys原temcanprovidetimelyandaccuratedatasupportforboilercombustionregulationtoenableoperatorsadoptspecificoperation,whichhasimprovedtheefficiencyofboilers.【keywords】boiler;onlinedetection;carboncontentinflyash31冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第7期总第185期历史数据查询手动加样测量手动留取灰样含碳量高限报警投油燃烧时洁净取样回路提供4耀20mA模拟信号输出具有符合Modbus协议的RS-485通讯接口3.2技术参数测量范围:0耀30%测量误差:臆0.5%测量周期:约10min信号输出:1路4耀20mA信号2路干结点信号通讯接口:RS-485/RS232历史数据:不少于12个月电源功耗:220VAC,约1kW,平均0.3kW工作气源:仪用空气0.5耀0.8MPa工作温度:-10益耀50益4系统组成主要由飞灰取样单元、控制单元、测量单元三部分构成。如图1所示。1-取样单元,2-控制单元,3-测量单元图1系统组成结构图装置内部标准配置如下:取样单元:1套取样管、引射管、调节喷嘴、旋风分离器等;控制单元:1套触摸显示屏、PLC、特殊功能模块、空气开关等;测量单元:1套收灰组件、排灰组件、电炉组件、执行机构、称重组件等。5系统工作原理5.1取样单元飞灰取样单元采用自抽式原理,依靠引射管产生负压,将烟气从烟道中吸入取样枪,在旋风分离器中将飞灰分离并收集下来。取样单元由取样管、取样嘴、引射管、安装板、调节喷嘴、旋风分离器等部件组成。取样单元采用了独特的耐磨设计,能保证装置长期可靠的进行自动采样。如图2所示。1-取样管,2-取样嘴,3-引射管,4-安装5-调节喷嘴,6-旋风分离器,7-引气弯管图2取样单元图5.2控制单元控制单元由触摸显示屏、PLC、特殊功能模块、空气开关等部件组成。如图3所示。1-触摸屏,2-PLC与模块,3-驱动控制器,4-继电器,5-变压器,6-空气开关,7-接线端子,8-空气组合元件图3控制单元控制单元部件功能说明:(1)触摸屏实时显示含碳量曲线、历史曲线、系统状态及故障信息,提供系统参数设定及手动操作界面;(2)PLC与模块实现装置的全部控制及运算,同时负责与外部设备的接口;(3)驱动控制器提供功率驱动和接口;(4)继电器控制电炉加热与停止;(5)空气开关32冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第7期总第185期开始是否重新设定时间数据初始化时间的设定采样时间定时开始持续时间定时开始需随机取样?持续时间结束?采样时间间隔定时结束?电磁阀开启默认上次设定值否是是是是否否用来切断系统和各分支电源;(6)端子排信号及电源电缆转接;(7)空气组合元件调整压缩空气压力,过滤压缩空气。5.3测量单元测量单元由收灰组件、排灰组件、电炉组件、称重组件等部件组成。主要完成传动、气动等状态的切换,实现灰样的加样、称重、加氧灼烧、飞灰灰样返回烟道等动作的完成,并向控制单元传递检测结果信号,结构布置如图4所示。1-排灰组件,2-收灰组件,3-电炉,4-坩埚支架,5-转盘,6-电子天平,7-天平水平调节杆,8-制冷组件,9-丝杠,10-制氧器,11-导向轴图4测量单元测量单元部件功能说明:(1)收灰组件:收集取样单元来的灰样;(2)排灰组件:将坩埚内的灰样排回烟道;(3)转盘:将坩埚旋转到各工作位;(4)制氧器:产生氧气,用来辅助燃烧;(5)制冷组件:调节电子天平环境温度;(6)天平水平调节杆:调节电子天平水平;(7)电子天平:精密微量天平,精度0.001g;(8)电炉:轻质陶瓷电阻炉,高温灼烧灰样。5.4系统软件设计系统软件设计采用STEP7原Micro/WIN32编程工具的梯形图设计控制程序,在上位机上通过编程、组态设置,采用定时触发输出开关信号,使电磁阀按照设定的时间、频率开启与关闭,从而使取样器按照生产需求有规律的从管线中进行取样。取样控制软件流程图如图5所示。图5取样控制软件流程图6系统工作流程装置安装于空气预热器之后到除尘器之前的一段烟道上,采用无外加动力、自抽式取样器收集烟道中的灰样,烟气流进入取样嘴后,经过取样管,沿器壁切线方向进入旋风分离器,再沿器壁至上而下旋转,在旋转过程中,飞灰因重力惯性作用,被甩到器壁上,并沿器壁靠重力作用落入集灰漏斗进入控制单元,而气体由引出管排出。通过测量单元中的收灰组件将一定数量的灰样传输到坩埚中,由测量单元内部的执行机构将装有灰样的坩埚传递到不同的工位,分别完成灰样的烘干、冷却、称重、排灰等动作,装置通过对灼烧前、后所称得的重量损失信号进行计算,从而得到灰样中的含碳量。7实施结果及调整该套飞灰含碳量在线监测系统投入运行后,对该装置在线检测的结果用人工实验室方法进行了多次比对。在不掺烧CDQ粉的情况下,人工实验室的飞灰含碳量分析数据与在线检测数据基本吻合;但是在掺烧CDQ粉时,在线检测数据与实验室人工分析数据有了较大的差别,通过对整个流程的分析和试验,发现CDQ粉颗粒比较难烧,(下转第36页)33冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第7期总第185期(上接第33页)灼烧失重比较慢,原来设定的装置中坩埚样品20min灼烧时间不能把样品中残留的CDQ颗粒彻底燃尽,于是我们将检测装置灼烧时间进行调试整改,延长了灼烧时间,从20min延长到40min,虽然这样对于取样的及时性产生了一定的影响,但是对准确性有好处,重新比对结果后发现与实验室人工分析数据误差消除。8结语通过在线飞灰含碳检测系统的应用,运行人员能够在DCS操作员站上及时掌握锅炉实际燃烧情况,根据实际的飞灰含碳量数据及时调整燃烧方式,调整锅炉一、二次风速,风、粉的配比,高炉煤气的掺烧量,通过调整,动力煤中掺烧10%CDQ粉时飞灰含碳量稳定在5%左右,比以前平均下降了1%耀1.5%,达到了在线指导燃烧调整的目的,提高了锅炉效率,取得了良好的经济效益。收稿日期:2015-03-31作者简介:李如飞(1970-),男,大学本科,高级工程师,现从事热能动力技术管理工作。定在一活动振动架上,当偏心块式振动机构动作时,活动架带动滤筒振动,使滤筒表面灰尘被抖落下来。(4)巧妙设计刮灰板,通过在回转架设置一联动刮板,使箱体底部积聚的灰尘随着滤筒的转动,将灰尘刮到出灰口内,然后被吸入收尘箱内。(5)反吹管线形喷嘴设计,见图3,能满足滤筒整个面上的反吹清灰需要,使清洗更彻底,更全面,无清洗死角。图3线形喷嘴(6)密封机构,在箱体底部与滤筒安装板间采用环形细毛毡密封,不仅起到密封的作用同时可以起到吸振的效果。(7)自动化程度高,控制系统采用PLC可编程序控制,方便设定清洗周期。一般一次清洗两个滤筒耗时约4~5min,操作工人只需完成滤筒的放入和取出工作,操作简洁、方便。4主要技术参数本装置为一次清洗两只滤筒结构外形尺寸:长伊宽伊高=3.8m伊1.7m伊1.9m每次清洗时间:约4~5min可调装机功率:约3kW压缩空气消耗:每次约8m3(0.6~0.8MPa)5效果测试我们采用几只从使用现场的滤筒进行清洗试验,采用计重法分析,先测量清洗前滤筒的质量,通过装置再生后再测量清洗后滤筒的质量,基本达到干净滤筒的重量,再生效果还是相当显著的。满足企业节能降本需求,具有一定得市场前景。6运用实例本设备2012年12月运用于宝钢能源部鼓风站,经现场使用,达到用户预期的要求。另外用户使用后反应可将本设备并入其袋式除尘器系统,这样可以将风机和收尘部分省去,节约设备投资。收稿日期:2014-12-30作者简介:陈永新(1968-),男,本科学历,机械工程师,现从事燃气、环保领域过滤、消声、除尘等设备设计、开发工作。36
本文标题:锅炉在线飞灰含碳检测系统的应用
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