电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置.docx

D/3-CTY 交流电荷耦合式飞灰含碳量在线监测装置1、研发背景及现况：锅炉飞灰含碳量在线监测装置作为锅炉燃煤调整及热效率计算的必备设备，其重要性已得到广泛认可；准确测量飞灰含碳量，有利于锅炉经济运行、节能降耗，可提高企业的经济效益，国内几乎所有300MW及以上机组，几乎全部配有该类装置；目前国内有多家公司生产飞灰含碳量在线监测设备，依据测量原理可分为两大类：微波式测量设备与灼烧称重法测量设备。

然而令人遗憾的是，上述产品的实际应用情况并不理想，主要问题有：1）微波法设备：a 无法解决煤质变化对测量结果的影响，需要不断标定；b 无法彻底解决设备堵塞问题；c 无法保证测量精度与测量数据的代表性；d 设备维护量大，正常使用寿命低；根据我们的了解，目前大多数微波法设备都处于瘫痪或半瘫痪状态。

2）灼烧称重法设备：a 现场设备很难实现测量原理要求；b 结构复杂难于维护；c 价格高，需经常维护及更换备件；灼烧称重法是近几年新推出的飞灰含碳量在线监测设备，虽然从原理上看非常完美，但是现场设备却很难保证测量原理的需求，目前国内已安装的机组还没有几家达到设计要求的。

D/3-CTY 电荷感应式飞灰含碳量在线监测装置的研发就是在上述背景下进行的，研发的目标就是为燃煤电厂提供一种能够准确、稳定、有代表性监测飞灰含碳量的免维护设备。

2、D/3-CTY的测量原理：交流电荷耦合原理D/3-CTY锅炉飞灰含碳量在线监测装置采用最新的交流电荷耦合技术与数字信号处理技术，利用不同含碳量被测介质与传感器探头电荷感应波形间的线性关系，通过先进的数字信号处理技术可直接计算出飞灰含碳量数据；无需取样，实现跨越整个被测烟道截面积的绝对测量，测量结果代表性强，数据连续、准确、稳定。

3、产品测量过程概述：1）产品概述：D/3-CTY是为电站锅炉烟气飞灰含碳量实时连续监测而设计的专用设备。

安装在锅炉尾部烟道水平段的底部或侧面，每个烟道安装一个测点，可以独立显示烟道内飞灰含碳量测量数据，并通过4～20mA信号将数据送往DCS系统或专用上位系统。

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。

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。

WBA型电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置影响飞灰含碳量的因素（1）煤种（2）氧量（3）负荷（4）煤粉细度（5）燃烧方式与燃烧角的调整1、为什么要使用WBA型电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置？实时检测飞灰中碳的含量，快速反应锅炉燃烧工况，将有利于；（1）及时正确调整风煤比，提高锅炉燃烧控制水平。

（2）合理控制飞灰含碳量，能够降低发电成本。

（3）有助于分析锅炉燃烧效率，提高制粉系统和送风系统的安全性。

2、WBA型电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置对电厂的意义及能够给电厂带来的主要效益：（1）优化燃烧，降低发电成本（2）环境保护（3）粉煤灰的综合利用3、WBA型电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置的系统原理是什么？利用微波谐振法测量飞灰中的含碳量，根据处于谐振腔中的飞灰对微波谐振腔特征参数的改变量的大小，得到相应含碳量的值。

4、WBA型电站锅炉飞灰含碳量在线检测装置能够提供的主要功能及特点是什么？（1）无动力，自抽式等速取样。

（2）先进的传感技术，微波偕振测量法并结合电调稳幅扫频技术，使测量精度更高。

解决灰路堵塞问题，保证了系统长期可靠运行。

具有同步留灰功能，方便用户实时取样分析。

利用工程机处理信号，提高了测量精度。

5、装置技术指标（1）测量范围： 0～12％（常规测量范围）（2）测量精度：(+/-)0.5%(典型值,含碳量在0-6%时)6、工作过程取样器将烟取样器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。

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。

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。