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DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检系统的应用夏正璞摘要本文首先阐明现有的飞灰测碳方法所存在的一些问题，进一步解释了微波测碳系统的工作原理，并且详细说明基于微波测碳原理的DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检系统在淮北300MW循环流化床锅炉的应用情况。
从而证明DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统是一种结构简单、维护工作容易的飞灰测碳系统。
本系统它不需附加采样装置, 并能实时连续监测飞灰的含碳量。
关键词微波飞灰测碳循环流化床DK-FC型尾部烟道一前言锅炉飞灰含碳量是衡量电站锅炉机组运行经济性的重要指标之一。
随着我国不断投产大容量、高参数的循环流化床锅炉，对循环流化床锅炉中飞灰的含碳量实现在线检测，以便于控制和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗、提高“竞价上网”能力以及粉煤灰综合利用能力已显得日益重要和迫切。
目前对飞灰含碳量的测定一般采用“化学灼烧失重法”，这是一种离线的分析方法。
这种方法虽有精度高的特点，但因受灰样采集、样品代表性差、分析时间滞后等因素影响，导致测量的结果不能及时、准确地反映当前的锅炉燃烧的工况，对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性和准确性。
随着高新技术的不断发展和对飞灰含碳量在线测量的深化研究，通过采用先进的电子技术和计算机技术实现对锅炉飞灰含碳量连续在线测量已成为现实。
DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检系统利用国际上最先进“全烟道灰样测量技术”，从根本上解决了取样代表性问题，真正做到了对飞灰含碳量的实时在线测量。
二微波飞灰测碳理论分析1）飞灰又称粉煤灰(coal ash)。
由燃料(主要是煤)燃烧过程中排出的微小灰粒。
一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒。
在燃烧煤的发电厂所得的飞灰中，除含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素，还有少量未燃的碳。
当飞灰含碳量高时，反映出锅炉风煤配比不合理，燃烧不完全。
飞灰含碳量太低则说明空气过剩，大量的热能通过烟道排出，同样会降低锅炉效率，增加氮氧化物的排放。
FLT-RCA飞灰含碳量连续在线监测系统商品规格：F LT-RCA商品品牌：FLT-RCA飞灰含碳量连续在线监测系统特点:1.独特的采样设计，长期使用可靠稳定；2.多路探测，精确度高；3.系统完善维护量极低；4.提高燃烧效率。
FLT-RCA系统独享专利的FLT-RCA 飞灰含碳量在线分析系统，经证明对于电厂提高燃烧效率具有及其重要的意义。
FLT-RCA通过对飞灰中的未燃碳进行连续监测，为操作者燃烧效率的实时信息。
FLT-RCA 高可靠性，低维护量的特点，可大量减少人力上繁复的实验分析需求。
效益FLT-RCA 有助于燃煤电厂提升：●∙燃烧效率●∙磨煤机性能●∙对外销售高质量飞灰的产量燃烧效率FLT-RCA测量飞灰中未燃碳的数值，根据锅炉负载大小的不同，每3~15分钟测量一次数值。
通过在线测量的连续控制，操作者能快速对燃烧过程做出必要的调整，从而确保煤的完全燃烧，并减少对环境的污染及燃料的耗损。
磨煤机性能一旦飞灰中的含碳量增加，操作者便可立即查觉，并可依此来控制和调整磨煤机的运行。
飞灰中含碳量的增加表示磨煤机性能的降低，也就是意味着煤粒已过大，必须对磨煤机做出相应的调整。
另一方面，如果未燃碳的测值持续不变，则没有调整的必要，电厂操作人员就可以在不需调整的情况下长期运行机组。
对外销售高质量飞灰的产量如果可以使飞灰中的含碳量低于使用者所要求的测值，则电厂将能够销售更多飞灰。
如此一来，不但可以提高经济效益，更能降低飞灰仓储的成本。
FLT-RCA 工作原理FLT-RCA经下列步骤连续分析飞灰中的含碳量：1.利用喷嘴产生的负压经由取样管等速抽出部分烟气。
2.旋风分离器分离出烟气中的飞灰，而干净的气体则经由喷嘴返回烟道。
3.分离出来的飞灰集中在测量单元内，集满后开始执行样本测量。
4.测量的结果经微处理传送至控制单元。
5.显示在面板上的残余碳测值可传送至控制单元作为远程显示。
6.最后，利用压缩的空气将飞灰样本吹回烟道使仪器净空。
FCB型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统第二卷安装调试手册南京擎能自动化设备有限公司目录第一部分装置现场安装 (2)一、结构部分的安装： (2)1、测试箱与飞灰取样器安装： (2)2. 主机柜的安装： (4)3. 制作安装、调试用工作平台： (4)4. 加装防雨棚： (4)5. 气源要求： (4)6. 电功率要求： (5)二、电缆敷设 (5)1. 电厂→主机柜 (5)2. 主机柜→电厂 (5)3. 主机柜→测试箱 (5)4. 测试箱→测试箱（A侧-B侧） (5)三、电气前期安装 (6)1. 主机柜开孔与安装（见主机柜机械安装说明）。
(6)2. 主机柜接线端子排的安装 (6)3. 电缆放置要求： (6)第二部分装置的调试 (7)1. 系统接线 (7)2.设定初始状态 (8)3. 通电检查 (8)4. 装置调试 (9)第一部分装置现场安装本装置现场安装需电厂方面配合做的工作主要分为结构部分的安装和电缆的铺设和各种信号源的提供。
下面就具体内容简述如下：一、结构部分的安装：本装置结构部分由两套飞灰取样器、两套测试箱、一套电控箱和一套主机柜组成。
锅炉飞灰含碳量在线检测装置的前期现场安装工作包括以下内容：在空预器之后，除尘器之前的A、B两侧烟道上安装飞灰取样器和测试箱;在位于A、B两侧烟道的中间部位，安装电控箱;在集控室或电子间的适当位置安装主机箱;给装于A、B两侧烟道的测试箱分别提供仪用空气气源;电缆铺设：1、测试箱与飞灰取样器安装：1.1取样器和测试箱的安装要求：a．取样点位置：空气预热器之后，除尘器之前烟道的直管段。
b．温度要求：取样点处的烟道温度小于200℃。
c．流场要求：烟道内取样点附近烟道截面没有突变，气流平稳。
d．烟道内部要求：在烟道内取样点处，迎着气流方向上，距离取样吸嘴前后（前不小于3米，后不小于0.5米），不能有障碍物（如隔板，大型支撑梁等），在距离取样嘴其它方向上0.5米内不能有导流板。
电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置前期现场安装工作电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置的前期现场安装工作包括以下内容：1．在空预器之后，除尘器之前的 A、B 两侧烟道上安装飞灰取样器和测试箱。
2．在位于 A、B 两侧烟道的中间部位，安装电控箱。
3．在集控室或电子间的适当位置安装主机箱。
4．给装于 A、B 两侧烟道的测试箱分别提供仪用空气气源。
5．电缆铺设：a．从电厂配电箱处至主机箱，铺设一根动力电缆。
b．从主机箱处至电控箱处，铺设两根信号电缆及一根动力电缆。
c．从电控箱处至 A、B 两侧测试箱处，分别铺设一根信号电缆和一根动力电缆。
在以上工作的实施过程中，需做以下具体工作：1．取样器和测试箱的安装要求：a．取样点位置：空气预热器之后，除尘器之前烟道的直管段。
b．温度要求：取样点处的烟道温度小于200℃。
c．流场要求：烟道内取样点附近烟道截面没有突变，气流平稳。
d．烟道内部要求：在烟道内取样点处，迎着气流方向上，距离取样吸嘴前后（前不小于 3 米，后不小于0.5 米），不能有障碍物（如隔板，大型支撑梁等），在距离取样嘴其它方向上0.5 米内不能有导流板。
e．安装形式：可以在垂直烟道安装或水平烟道安装。
在垂直烟道安装时，一般取样点选择在烟道水平方向的中部。
在水平烟道安装时，一般取样点选择在垂直方向上距离烟道底部1/2 到 1/3 的高度处。
f．取样管长度：取样管伸入烟道深度的原则是：在沿着取样管方向上的烟道尺寸的1/3 到 1/2 之间，一般取样管长度不宜超过 2米。
g．安装要求：取样器和测试箱安装在烟道的侧面，烟道外有安装取样器和测试箱的空间，并且具有日常装置维护操作的空间(长×宽×高至少为 1.5 米× 1.5 米× 1.8 米)及平台。
测试箱的支架和取样器法兰盘焊接在同一个烟道上，测试箱和烟道壁之间的保温层厚度不小于 15 厘米，并考虑是否需要防雨蓬。
焊装矩形过渡法兰、焊接安装测试箱用的支架和工作平台等具体尺寸见附图（一）。
招标编号：**********************公司*******************************（*×***MW机组）技术规范书锅炉飞灰含碳量在线检测装置招标人：***************************设计人：*****************20**年**月目录附件1 技术规范 (1)1总则 (1)2工程概况........................................... 错误！未定义书签。
3设计和运行条件.. (1)4．技术要求.......................................... 错误！未定义书签。
附件2 设计、供货范围 . (4)1一般要求 (4)2供货范围 (4)附件3 技术资料和设计联络 (7)1一般要求 (7)2资料提交的基本要求 (7)3设计联络 (8)附件4 交货进度 (10)附件5 监造、检验和性能验收试验 (11)附件6 价格表 (13)附件7 技术服务 (16)1投标方现场技术服务 (16)2培训 (18)附件8 分包与外购 (20)附件9 大（部）件情况 (21)附件10 差异表 (22)附件1 技术规范1、总则****************************************************2、锅炉飞灰含碳量在线检测装置2.1.1锅炉飞灰含碳量在线检测装置每台炉设一套锅炉飞灰含碳量连续在线检测装置。
2.1.2设备布置锅炉飞灰含碳量在线检测装置取样装置（左右各一），测量单元、显示器及通讯接口设备等安装在投标方提供的机柜内，取样装置及机柜等布置在锅炉尾部烟道，具体位置由投标方确定。
2.1.3供电电源投标方提供的每套锅炉飞灰含碳量在线检测装置应能接受一路220VAC(+15%，-10%) 频率:50HZ电源。
3、技术规范.标准.要求3.1 GB11920-98 电站电气部分集中控制装置通用技术条件GB4720-84 低压电器电控设备JB616-84 电力系统二次电路用屏（台）通用技术条件IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级ANSI488 可编程仪器的数字接口ISA-55.2 过程运算的二进制逻辑图ISA-55.3 过程操作的二进制逻辑图ISA-55.4 仪表回路图SANA PMS 23.1 仪表和控制系统功能图表示法NEMA-ICS4 工业控制设备及系统的端子板NEMA-ICS6 工业控制装置及系统的外壳TCP/IP 网络通讯协议IEEE802 局域网标准NEC 美国国家电气规范IEC.ISO 制造厂标准等3.2 锅炉飞灰含碳量在线检测装置应实现飞灰的多点取样.3.3锅炉飞灰含碳量在线检测装置应采用无外加动力（即取样装置内不应设有取样泵等转动部件）、多点式飞灰取样器，实现对烟道飞灰的连续多点采样。
燃煤锅炉飞荻含碳量在线检测技术的耕究与系统实现颤ｊ二论文第三章飞灰含碳量在线检测装置的系统设计第一节装置总体技术方案设计３一卜１总体技术原理结构装置出飞灰取样器、微波谐振测量、系统气路控制、工控测量及显示等几部分，总体技术原理结构如图３一ｌ。
图３－１总体技术原理结构图３一卜２装置的工作原理系统采用自抽式等速取样器，连续地将烟道中的灰样收集到微波测试管中并自动判别收集灰位的高低。
当收集到足够的灰样时，系统对飞灰含碳量进行微波谐振测量。
测量信号经过现场预处理后传送到集控室，再经主机单元作进一步变换、运算和存储，并在真空荧光屏上显示含碳量的数值及曲线。
已分析完的灰样可以自动排放回烟道或者送入收灰容器，以便于实验室分析化验，然后进行下一次飞灰的取样和含碳量的测量。
．１７，燃煤锅炉飞灰台碳量在线检测技术的硎。
究与系统实现硕士论文如图３－５所示，取样器的连接板固定在烟道壁上，取样管在烟道内，旋流集尘器在烟道外的大气中，安装时，使取样器的吸嘴迎向烟气的流动方向。
如图３—５所示，取样器的引射管（上述的拉瓦尔管）一端连接烟道，另一端连接大气，由于锅炉运行时烟道产生的负压在引射管的喉部产生射流，流速很快，因而在可调喷嘴的出口部位形成较强的负压，导致取样器吸嘴处的压力高于可调喷嘴出口的压力。
显然，烟气流动总是从压力商的地方向压力低的地方流动，所以烟气从取样器的吸嘴流进，沿着取样管流进旋流集尘器，由于烟气流速很快（１０～１６米／秒），当烟气流动到旋流集尘器时，依靠惯性作用，飞灰颗粒和空气分离，飞灰颗粒落入微波测试管，而空气则由排气管进入引射管，返回烟道。
３—２—５自抽式等速飞灰取样器的实现由图３－６为根据上述原理研制的自抽式等速取样器，由图可见，在取样管的两侧有两个细的取压管，两根取压管都开口于吸嘴处，其中一根连通取样管的内壁，另外一根连通吸嘴外部的烟气，取压管获取取样管内的静压和外部静压，如果进入取样管的烟气流速不等于烟道内取样点的烟气流速，则这两个取压管必然存在压差。
基于烧失法的飞灰含碳量在线监测系统研究锅炉飞灰含碳量是反映电站锅炉燃烧效率的主要运行指标和技术指标之一,是计算锅炉燃烧效率、电站发电运行经济考核必不可少的原始数据。
该指标直接反映了锅炉的燃烧效益,因此实时在线监测锅炉飞灰含碳量是非常必要的。
本文查阅了国内外大量文献,完成了锅炉飞灰含碳量在线监测系统总体方案设计,该系统定时取得锅炉燃烧的飞灰放入坩埚并对其进行灼烧,获得含碳指标,通过称重传感器进行测量,并由采集模块实现数据的采集。
本文深入研究称重传感技术,设计称重传感模块,实现坩埚质量、获得飞灰后坩埚质量、灼烧后飞灰加坩埚质量三组数据的测量；本文采用西门子PLC作为采集系统,该系统不仅实现称重模拟量信号的采集,还通过软件编程实现机械手对飞灰的自动称重与灼烧等；本文构建数学模型实现飞灰含碳量的计算,通过计算机界面实时友好的进行显示,并超过设定值时进行报警；通过该系统测得的含碳量数据结合运行参数耗差分析原理,可计算出由于含碳量的变化引起机组的耗差,提高机组运行的效率。
本系统综合了传统实验室化学灼烧失重法测碳技术和实时在线灼烧监测技术,实现了对飞灰含碳量的高精度实时在线智能化监测。
运行人员参考监测数据,采取有效措施降低飞灰含碳量,不仅提高机组的效率,同时也提高了飞灰的质量,经济效果十分明显,其结果表明本文的研究具有很强的实用性。
南京理工大学科技成果——电站锅炉非取样型飞灰
含碳量在线测量系统
成果简介：
实时检测飞灰含碳量将有助于指导锅炉运行，有助于正确调整风煤比，提高锅炉燃烧控制水平，目前有些电厂投用的锅炉飞灰含碳量测量仪是采用撞击式方法取样分析，存在着误差大、操作繁、数据滞后、运行不可靠等缺点。
基于此，南京理工大学研制了非取样型飞灰含碳量在线测量系统，不需取样，直接以烟道内流动烟气流携带的飞灰作为测试样品，将微波传感器装在烟道壁上，烟道内飞灰含碳量的变化导致微波能量的衰减，达到飞灰含碳量的测试目的。
技术指标：
非取样型微波飞灰含碳量测量装置投入使用后，不出现过去采样型微波飞灰含碳量测量装置易堵、易损坏的缺点。
非取样型微波飞灰含碳量测量装置投入使用后，测量精度比过去采样型微波飞灰含碳量测量装置有很大提高，测量精度达到测量值的10％，分辨率为2％。
项目水平：国内领先
成熟程度：中试
合作方式：合作开发、专利许可、技术转让、技术入股。
前言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，实时检测飞灰含碳量将有利于指导运行正确调整风煤比，提高锅炉燃烧控制水平；合理控制飞灰含碳量的指标，有利于降低发电成本，提高机组运行的经济性。
随着我国电力发电机组不断向大容量、高参数发展，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测，以控制和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗、提高“竟价上网”能力以及粉煤灰综合利用能力已显得日益重要和迫切。
飞灰含碳量的传统测量方法是化学灼烧失重法，它是一种离线的实验室分析方法，这种方法虽有其精度高的特点，但因受灰样采集、分析时间滞后等因素影响，导致测量的结果不能及时准确地反映当前的锅炉燃烧的工况，对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性。
而目前电厂投用的在线锅炉飞灰含碳量监测仪基本上都是采用微波测量技术，但是微波测量技术对飞灰含碳量的测量受煤种变化的影响比较大，测量稳定性和精度都不理想，较难满足用户对测量精度及稳定性的要求，而且大部分的维护量较大。
我公司开发生产的LOI型飞灰含碳量在线监测系统，综合了传统高精度的实验室化学灼烧失重法测碳技术和公司自行研制的无动力、自抽式取样技术，实现了对飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量。
测量数据可以在控制单元显示屏上显示，也可以通过其自带的D/A模块输送到电厂的DCS系统进行统一管理。
该产品结构设计合理、性能可靠，维护量少。
系统由二套取样单元、二套测量单元和一套控制单元组成，如图1所示。
图1 系统结构图二、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．工作过程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。
