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1、锅炉飞灰含碳量在线检测装置 DK-FC型电站锅炉FLYASH CARBON ON-LINE飞灰含碳量在线检测装置MEASUREMENT DEVICE DK-FC TYPE FOR POWER PLANT说 明 书SPECIFICATION 南京康菲电力技术有限公司 目 录一前 言 . 2二 系统结构 . 3三 系统原理 . 3四 实现功能 . 4五 性能指标 . 4六 系统特点 . 5七 装置组成 . 7八安装说明. 8九效益分析. 11十应用业绩. 12飞灰含碳量在线检测装置简介一、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
2、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。装置的投运还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。 传统测量飞灰含碳量采用化学灼烧失重法是一种离线的实验室分析方法，对灰样的代表性要求高、分析滞后，难以快速反映锅炉燃烧工况。而目前有些电厂投用的锅炉飞灰含碳量监测仪是采用撞击式方法取样分析，由于所采集的灰样颗粒较大，因而影响了飞灰取样的代表性，特别是其灰路存在严重的堵管现象，导致经常提供虚假的测量数据。我公司开发生产的DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检装置，跟踪国际上先进的测量和传感技术，自行研制了无动力、自抽式等
3、速取样设备，应用先进的微波谐振测量方法，实现了对飞灰含碳量的实时在线测量。凭借公司多年来在电力系统锅炉测控领域的开发经验，成功解决了取样灰路的堵塞问题，保证了系统长期可靠运行。二、系统结构针对国内100MW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，而共用一套电控和主机处理系统。 系统结构框图三、系统原理1、测量原理 采用微波谐振测量技术，根据飞灰中未燃尽的碳对微波谐振能量的吸收特性，分析确定飞灰中碳的含量。2、工作原理系统采用无外加动力、自抽式动态取样器，自动等速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
4、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。 已分析完的灰样根据主机程序中的设置命令或手动控制状态，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。四、实现功能界面显示实时含碳量数值及曲线显示平均含碳量数值及曲线显示历史含碳量曲线显示 含碳量模拟信号输出飞灰含碳量越限报警 系统状态指示 系统同步留灰功能 离线数据浏览与计算五、性能指标1、测量范围： 012 （含碳量）2、测量误差： 0.5 （含碳量在0 6时）0.8 （含碳量在612时）3、
5、检测周期： 25分钟（视灰流量而定） 4、历史数据： 保留时间12个月 5、电源功耗： 220VAC， 2.2KW，平均0.5KW 6、输出信号： 2路隔离的420mA含碳量信号 3路报警继电器结点信号 7、通信接口： RS-4858、工作温度： 主机单元 050电控单元 2050测试单元 20609、气 源： 仪用空气 0.4MPa0.7MPa六、系统特点a) 无外加动力、自抽式工业动态取样器，实现对烟道灰样的等速采样。b) 采用微波谐振法测量并结合电调稳幅扫频技术，具有更高的精度。c) 有效的防堵灰、耐磨损设计，保证了装置长期稳定运行。d) 具有同步留灰功能，方便用户实时取样校验分析。与其
6、他产品技术对比：我公司先后对国内外近十种飞灰含碳量在线检测装置产品进行了对比研究（包括撞击取样式、烟道测量式、等速取样式等）。采用撞击式方法取样分析，由于所采集的灰样颗粒较大，因而影响了飞灰取样的代表性，特别是其灰路存在严重的堵管现象，导致经常提供虚假的测量数据，而且安装时需要在现场搭建小房子，工作量很大。烟道式测量方式同样存在系统误差、测量误差明显的缺点，并且无法进行在线校准，用户无法进行实时取样校验分析。这也是我公司早期获得了该测量方式的专利而又放弃，继续研发现在推荐的产品的原因。烟道式测量方式的不足如下：1、测量区域窄（并非全烟道、全截面）：烟道式测量是在烟道中放置两个类似喇叭的天线，其
7、中一个为发射天线，另一个作为接受天线，对测量功率真正有影响的区域是在两个喇叭天线之间的很小的柱状区域内（90%），其它区域影响很小（10%），即喇叭的主瓣功率区域影响最大。见下图所示：喇叭天线微波主瓣功率微波测量区域2、系统误差明显：安装在烟道上的一对喇叭天线一旦固定以后，由于四季温差或锅炉负荷调整引起的测量点温度变化，由于热胀冷缩效应，烟道产生物理变形，引起两个喇叭天线之间的距离发生变化，从而产生无法消除的测量误差。3、飞灰浓度变化导致测量误差：烟道式测碳装置中由于无法实时获取测量点烟道中的飞灰浓度信号，因此，当含碳量不变的情况下，由于浓度的变化导致微波测量区域中未完全燃烧碳的总量发生改变，
8、从而装置会错误地以为含碳量发生了变化，由此造成装置显示的数据不真实。4、无法在线校准：由于装置在运行中无法及时获取相对应的飞灰灰样，因此装置的标定非常困难，特别是在装置正常投运后，由于系统硬件的老化、测量系统环境的改变，例如喇叭天线口上的非金属材料的磨损等，上述因素会降低装置整体性能，因此装置必须定期进行校验，然而，由于系统结构的限制，装置无法实现在线校准。七、装置组成1 、飞灰取样器飞灰取样器由取样嘴、取样管、喷射管、旋流集尘器、静压管等部件组成。飞灰取样器采用了特殊的结构设计，能够自动跟踪锅炉烟道流速的变化而保持等速取样状态，因而，取出的灰样具有较好的代表性，从而保证了系统的整体测量可信度
9、。由于取样器没有抽气泵等转动部件，因而取样器的运行可靠性大大增强。 2 、微波测试单元由微波源、微波测量室、微波检测器、振动器、灰位探测器、气动组件、加热器、前置处理电路等组成。在微波测量室中对飞灰灰样进行微波测量分析，测量完的飞灰根据程序设置或手动操作命令返回烟道或装入收灰容器，而测量数据则由前置处理电路处理后发送给主机单元。3 、电控单元 由控制操作器、电源变换箱、专用接线端子及机箱等组成，完成 系统手动操作功能，现场处理单元的电源分配，以及信号的转接。4 、主机单元由工业微处理器、CompactFlash存储模块、A/D模块、 D/A模块、 DIO隔离模块、模拟量隔离模块、工业级电源、专
10、用键盘、纯平显示器、机箱等组成，实现对信号的采集、处理、显示以及通信接口。 5 、气 源由现场仪用气源管道传输到测试单元气源接口，提供给加热振打反吹装置。 6 、电 缆 测试箱和电控箱之间由一根多芯信号电缆和一根电源电缆连接，电控箱和主机箱之间由2根多芯信号电缆和一根电源电缆连接。7 、机 箱 测试机箱：800600280mm（长宽深） 2台 电控机箱：400600280mm（长宽深） 1台 主机机柜：2200800600mm（长宽深） 1台 八、安装说明装置安装一般在锅炉停炉期间进行，一般包括如下工作：a、选择取样点，安装飞灰取样器和测试箱b、气源管路的敷设c、信号电缆和动力电缆的敷设d、主
11、机柜的安装e、根据现场情况需制作维护检修平台（装置的所有安装操作应符合电厂的有关安全生产规范的要求）1 、取样点的定位取样点在空气预热器出口和除尘器入口之间的水平或垂直烟道上，具体安装位置的选择一般应满足下面条件： 在烟道的直管段，取样吸气嘴前后无障碍物（前不小于3m，后不小于0.5m） 烟道吸力大于250Pa 烟气温度小于370 烟气流速和灰样具有代表性的部位。2 、烟道局部改造 根据取样点的确定位置，停炉后拆除烟道保温层，在烟道上割开一个方孔，将取样器过渡板覆盖焊接在开出的方孔边沿上。如果此时不安装取样器，应用取样器盖板将过渡板上的方孔盖住，以保证在锅炉运行时烟道的密封。3 、取样器的安装
12、 取样器可以安装在垂直或水平烟道上，使取样嘴迎着烟气流向， 而且应当保证旋流集尘器处于垂直状态。当安装在水平烟道上时，由于重力的影响，飞灰分布重心下移，因此取样器应安装在低于1/2烟道高度的位置。取样器安装在烟道事先开好的方孔内，并用螺栓固定在过渡板上。4 、测试箱的安装微波测试箱必须垂直安装在飞灰取样器的下方，并且安装在同一个烟道壁上，这是为了保证在不同锅炉运行条件下，测试箱和取样器之间仍然保持完好配合。安装测试箱防雨棚，防止阳光直射、防雨、雪，在烟道墙体和测试箱之间加放隔热材料来防止烟道的热辐射。安装测试箱后，应对烟道保温层进行修复。5 、电控箱的安装 电控箱一般安装在距离两个测试箱较近的
13、地方，便于人工操作。取样器与测试箱安装示意图6 、主机箱的安装 主机箱结构设计小巧紧凑，安装方式灵活，可以安装在集控室的立屏上，由盘面正面开孔推入，从盘后面用三个锁紧锣丝收紧压片将主机箱固定在盘面上。也可以安装在电子间空闲机柜内的适当位置。7 、电缆和气源管路的敷设 每个测试箱和电控箱之间各由一根多芯信号电缆和一根电源电缆连接，电控箱和主机箱之间由两根多芯信号电缆和一根电源电缆连接。气源管路由就近的仪用空气气源并联出一根管路，分别接至两个测试箱旁，同装置减压滤水阀相连。九、效益分析根据权威部门统计论证，通过降低含碳量每年给发电厂带来的经济效益计算公式如下：其中： H 锅炉年运行小时数； C 降低的碳含量%； A 煤中灰含量%； G 煤耗量，吨/小时； Qc 碳的标准发热量； Qb 标准煤发热量； B 标准煤单价（元/吨）； 以300MW机组为例，每年按300天计算则H=7200。 每降低1%的含碳量，按碳的标准发热量7860千卡/公斤，标准煤发热量7000千卡/公斤，标准煤按350元/吨计算，每年可节约的资金为： 72000.010.2
