DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统的应用

在线飞灰测碳仪的应用研究发布时间：2021-08-03T09:10:06.459Z 来源：《电力设备》2021年第5期作者：王恒张泽普杨光军李举董雷于耀博[导读] 对锅炉燃烧的控制和调整的实时性、指导性不强。

因此，实现飞灰含碳量实时在线准确测量具有重要意义。

（国家能源聊城发电有限公司山东聊城 252500）摘要：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之一，本文采用频谱扫面检测技术和原位取样测量技术，通过在静电除尘器Ⅰ电场灰斗上加装在线飞灰测碳仪，实现了飞灰含碳量实时在线检测，并以此为依据进行锅炉燃烧优化调整，极大的提升了锅炉燃烧效率。

关键词：飞灰测碳仪；检测技术；应用Abstract：The carbon content of boiler fly ash is one of the important indexes to reflect the combustion efficiency of coal-fired boiler in thermal power plant. In this paper, the spectrum scanning detection technology and in-situ sampling measurement technology are adopted. By installing on-line fly ash carbon meter on the ash hopper of electrostatic precipitator I electric field, the real-time on-line detection of carbon content in fly ash is realized, and the boiler combustion optimization adjustment is carried out on this basis, Greatly improve the boiler combustion efficiency.Key words：fly ash carbon meter; Detection technology; app; application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，实时准确的测量飞灰含碳量有利于指导运行人员正确调整风煤比，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。

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。

飞灰含碳在线测量在660 MW机组锅炉燃烧中应用
张超;柳宁;绳鹏鹏;崔小军
【期刊名称】《冶金能源》
【年(卷),期】2024(43)1
【摘要】针对失重法飞灰测碳装置在取样及测量方面的不足,利用防堵耐磨等技术提高飞灰测碳装置的测量精度和取样稳定性,并将装置应用于660 MW机组锅炉智慧燃烧系统中,通过精准飞灰含碳测量反映炉内燃烧状态,确保燃烧优化控制模型预测的正确性。

研究结果表明,飞灰含碳实际值与预测值误差保持在较小范围内,最大误差不超过0.015%。

优化燃烧系统后的现场运行结果表明,飞灰含碳量均值由2.1%降到1.5%,锅炉效率平均提高0.21%。

【总页数】3页(P54-56)
【作者】张超;柳宁;绳鹏鹏;崔小军
【作者单位】陕西德源府谷能源有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK2
【相关文献】
1.某660 MW 超临界锅炉飞灰含碳量高的综合治理
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含碳测量装置浅谈与研究
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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。

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。

飞灰含碳在线检测装置在潮州电厂的应用及维护文章通过对飞灰含碳量几种测量方法的比较，得出在线测量的优势，并对装置的日常维护提供了方法。

标签：燃煤锅炉效率；飞灰在线监测装置；故障诊断及处理方法潮州电厂地处南方沿海，受煤炭市场及企业控制发电成本原因的影响，煤种多变，锅炉先后燃用过印尼煤、越南煤、印尼褐煤（热值低于3800卡）、美国动力煤、山西晋北塔山烟煤，内蒙古神华等煤种，目前燃用的煤种已远远偏离设计煤种。

如何保证锅炉始终处于最佳效率下运行，是火电厂技术人员的重要任务之一。

机械不完全燃烧损失q4作为燃煤锅炉运行中除排烟热损失q2之外最大的一项热损失，对机组供电煤耗、经济环保运行都有较大影响（如图1所示）。

1 在线取样器安装的必要性（1）在所有机械不完全燃烧损失中，约90%灰通过除尘器进入灰库，所以准确检测烟道中的飞灰含碳量意义更大。

由于各种煤成份含量不同（可磨系数、水份灰份，热值，挥发份等），煤粉细度、煤种特性、及锅炉燃烧器的结构特性、热风温度、炉内空气动力场和锅炉负荷等均是在动态变化的过程，导致飞灰含碳量变化很大。

如果没有及时测量，实时调整，将对锅炉效率影响明显。

当飞灰含碳量高时，反映出锅炉风煤比不合理，燃烧不完全，增加了固体颗粒的排放导致发电成本升高，使得煤粉的可利用价值降低，也给环保带来一定压力，同时增加了锅炉尾部烟道二次燃烧发生的可能性，目前主要分为在线和离线取样分析。

（2）电厂手工取样装置位于水平烟道底部（如图2所示），灰粒靠重力原理落入烟道下方的取样烧杯中，每8小时收集一次，第二天将前一天三次收集的灰样统一制样后手工化验。

由于安装位置的原因，落入采样器的灰颗粒比较大，有时因为高温烟气中的水分凝结堵塞管道根本取不到样。

由于省煤器仓泵及一电场输灰进入原灰库粗灰库，三四五电厂输灰进入原灰库及细灰库但灰量较少，而从灰库的取样器更是抽样调查，不具有代表性。

在线检测装置位于空预器出口至电除尘之间的水平烟道处，此处烟气温度小于200℃，在水平烟道的直管段外侧壁，同时距烟道底部1/3烟道高度处装设取样孔，此处烟气可近似为紊流状态，样品比较有代表性。

新型飞灰含碳测量技术的应用摘要: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，也是锅炉燃烧调整到重要依据之一，随着电厂运行管理和节能降耗的要求不断提升，实时准确的飞灰含碳量的在线测量显得越发重要。

本文主要介绍通过对市场现有产品的分析，对产品进行重新结构专利设计，彻底解决了产品不能长期可靠运行的问题，并在南通醋酸纤维有限公司自备电厂的应用情况。

关键词:燃煤电厂;锅炉;微波;节能减排;灼烧随着国家节能减排的任务层层分解落实，燃煤火力电站锅炉的飞灰含碳量的指标的大小越来越被管理层重视，通过这个指标，能够反映一个燃煤锅炉燃烧效率的水平，另外，如果有了这个实时数据，运行操作人员就能够根据这一实时数据，即使调整运行相关参数，使得锅炉能够运行在最优状态。

这也成为集团或上级考核运行业绩的重要指标，所以，锅炉飞灰含碳量实时在线检测就是燃煤电厂急待解决和落实到问题。

一、国内常见飞灰测碳技术现状及存在问题实验室：飞灰含碳量的传统测量方法是化学灼烧失重法，该方法已纳入中国电力工业标准，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。

目前电厂认可的飞灰含碳量测量的方法就是这种实验室的化学灼烧失重法。

微波技术：早期国内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来测量飞灰中的含碳量的，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，一旦锅炉燃烧的煤种发生变化后，含碳量的测量精度就没法得到保证，甚至含碳量的测量值与实际含碳量的变化趋势都不一致。

这是由于飞灰中的成分较为复杂，主要含有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁和氧化铁、氧化镁、氧化钙、碳、硫、磷等，其中碳的含量对微波的影响最大，但是不同煤种中所含有的矿物质成份及比例是不可能完全一样的，当其他成分发生变化时，会直接影响含碳量测量精度；从技术原理上讲，采用微波法的飞灰测碳装置存在的这些问题是由微波法测量技术本身所存在的特性造成的，它是无法采用辅助的手段来解决的。

2019.8 EPEM 65节能减排Energy Saving飞灰含碳量是电厂发电的重要参数指标，根据飞灰含碳量的测量结果可对锅炉燃烧情况进行有效调整。

而在线飞灰含碳量测量技术可对其进行精确测量，保证得到飞灰含碳量的准确测量结果。

1 飞灰含碳量检测装置的概念飞灰含碳量是电厂发电过程中锅炉设备燃烧情况的重要参数之一。

在检测飞灰含碳量的过程中可根据参数调整设备的风煤数比例，进而有效提高电厂燃烧控制能力。

通过有效控制锅炉设备飞灰含碳量等相关参数，可达到降低电厂发电消耗的效果，进而提高发电厂机组的经济效益。

当前随着我国电力事业的不断发展，电厂的发电量也迅速开始上升，所以在电厂发电过程中提高锅炉的燃烧效率，减少能源消耗，提高经济效益是十分必要的[1]。

传统飞灰含碳量检测方式通常是使用化学灼烧失重法，可在离线情况下进行分析检测，最大的优势在于精确程度较高，但在实际检测工作中还有一些不足之处，在检测过程灰样的采集和分析过程中会出现时间滞后情况，会严重影响检测质量，造成检测结果无法在短时间内反应出电厂发电时锅炉燃烧的准确情况，导致在实际操作中很难对系统进行有效指导和优化[2]。

很多电厂飞灰含碳量检测技术有着很大的改进，如微波飞灰含碳量检测技术等，但其在实际检测工作中也有很多问题，对煤炭的种类有很高要求，不同飞灰含碳量检测装置的电厂应用与改进对策分析深圳妈湾电力有限公司 石克杨摘要：飞灰含碳量的在线检测技术是电厂测量锅炉燃烧情况以及材料燃尽程度的重要参考标准，本文针对飞灰含碳量检测装置的电厂应用与改进展开分析和探索。

关键词：飞灰；含碳量；检测装置；电厂煤炭种类会对检测产生不同的影响，导致检测结果很不稳定，精度也无法保证。

而在线飞灰含碳量检测技术将传统的飞灰含碳量检测方法与微波检测进行了融合，有效的提高了飞灰含碳量的检测效果[3]。

2 飞灰含碳量在线检测技术的应用与改进2.1 检测技术的工作原理在线飞灰含碳量检测技术主要是通过失重法以及无外加动力等方法实现，在检测过程中自动进行取样，可将锅炉烟道中的灰样通过检测设备中的灰样收集机构采集到灰样坩埚中[4]。

专利名称：一种飞灰含碳量在线测量系统的飞灰回收装置专利类型：实用新型专利
发明人：侯凡军,刘科
申请号：CN201520433056.6
申请日：20150619
公开号：CN204740184U
公开日：
20151104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种飞灰含碳量在线测量系统的飞灰回收装置，包括底座，所述底座上固定连接固定板；所述固定板上连接伸缩装置，伸缩装置通过连杆连接抽吸头；所述抽吸头通过软管与射气抽气器连接，射气抽气器连通烟道；所述底座上固定托盘转轴，托盘转轴上连接有托盘，托盘能绕托盘转轴转动；所述连杆上连接指针，指针与光电开关相配合。

本实用新型的飞灰回收装置抽吸头同时设有下抽吸口和侧抽吸口，可有效防止抽吸头下端面与坩埚底部直接接触，确保将坩埚内的飞灰抽吸干净。

通过使用本装置，能够将飞灰清理干净，彻底回收，提高了飞灰含碳量在线测量系统的测量精度。

申请人：国网山东省电力公司电力科学研究院,国家电网公司
地址：250002 山东省济南市市中区望岳路2000号
国籍：CN
代理机构：济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：张勇
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