煤質(zhì)在線檢測技術(shù)及發(fā)展前景

甘丹

摘 要：我國煤炭儲量豐富，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動了各行各業(yè)對能源的消耗，在所消耗的能源中煤炭占絕大部分，近年來，各地中小煤礦在市場的需求下，相繼的加大了開采的力度來保證電廠的供電需求。但煤炭的質(zhì)量對鍋爐燃燒的安全性有著直接的影響，也關(guān)系到電廠的安全運行。因此在煤炭整個燃燒過程中進(jìn)行有效的監(jiān)測，可以有效的確定煤炭的燃燒效率和污染物排放的情況，為保證和控制燃燒質(zhì)量具有十分重要的意義。文中針對煤質(zhì)在線分析技術(shù)原理進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對煤質(zhì)在線檢測技術(shù)在燃煤電廠的發(fā)展前景進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)在線檢測；技術(shù)分析；發(fā)展前景

為了保證電廠生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對燃料質(zhì)量進(jìn)行分析檢測具有極其重要的意義，同時對電廠經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)也具有極大的推動作用，目前在對煤質(zhì)進(jìn)行測量時，通常應(yīng)用在線實時檢測技術(shù)，從而可以快速、準(zhǔn)確的對入爐煤進(jìn)行實時的分析測量，對煤的燃燒情況進(jìn)行科學(xué)的分析，從而有效的把握和控制煤炭質(zhì)量的目的。

1 煤質(zhì)在線分析技術(shù)原理

在長期對煤質(zhì)的工業(yè)分析中，一直沿用傳統(tǒng)的燒灼法來進(jìn)行檢測，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前檢測技術(shù)有了較大的發(fā)展和改進(jìn)，現(xiàn)國際上多采用在線分析技術(shù)來對煤質(zhì)進(jìn)行檢測。此檢測技術(shù)大致可分為：對水分的檢測用微波技術(shù)在線測量；對灰分的檢測通過雙能Y射線衰減技術(shù)在線檢測；對于灰分及各種元素成分的檢測多采用中子誘發(fā)瞬發(fā)Y射線技術(shù)；同時對于水分、灰分和硫分的檢測目前采用快速Y中子活化技術(shù)（PGNAA）。另外將PGNAA技術(shù)與測水儀相結(jié)合，還可確定水分、熱值等指標(biāo)。

1.1 水分分析

在傳統(tǒng)的采用紅外線、電導(dǎo)或電容法等水分測量技術(shù)中，在測量過程中會不同程度的受到多種干擾參數(shù)的影響，從而影響了測量的準(zhǔn)確性，不利于廣泛的進(jìn)行推廣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，工業(yè)在線水分測定儀很好的把微波技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，通過微波信號在引起自由水分子旋轉(zhuǎn)時強度和速度的降低，即根據(jù)微波發(fā)生的衰減和相移來測出煤質(zhì)的水分。

當(dāng)微波技術(shù)剛應(yīng)用在水分儀上時，只能在一種頻率下進(jìn)行測量，同時對煤質(zhì)的狀態(tài)也有一定的要求，隨著微波技術(shù)的發(fā)展，目前微波水分儀可以在不同頻率下進(jìn)行測量，同時對于多次反射所引起的諧振干擾也有一定的抵制作用。另外，目前的微波水分儀加入了閃爍計數(shù)器和在屏蔽容器內(nèi)的放射源組成的射線測量質(zhì)量補償單元，基本上克服了煤層厚度和堆積密度變化的影響，同時，對于輸送帶上的運動中的煤質(zhì)也能有效的檢測出其中的水分情況。

1.2 灰分分析

煤質(zhì)在線監(jiān)測裝置所采用的放射源有中子源和Y射線源兩種，其中以中子源為放射源的設(shè)備所采用的原理又分為中子誘發(fā)瞬發(fā)、射線技術(shù)與快速中子活化技術(shù)。

1.2.1 雙能Y射線測量灰分

雙能Y射線快速測灰儀一般采用镅（Am241）作為低能放射源，銫（Cs137）作為高能放射源。

低能Y射線穿過物質(zhì)時的減弱強度隨物質(zhì)的原子序數(shù)增大而增大。煤中揮發(fā)分與固定碳為可燃組分，由原子序數(shù)較小的原子組成，而灰分是不可燃組分，主要由硅、鐵、鈣等原子序數(shù)較大的原子組成。當(dāng)Y射線穿過煤層時，可燃組分中的各元素吸收效應(yīng)較弱，Y射線衰減系數(shù)??；反之，灰分中各元素吸收效應(yīng)較強，低能射線衰減系數(shù)也大。高能Y射線吸收率與煤單位面積重量有關(guān)。這樣利用高、低兩種能量的射線，經(jīng)閃爍探測器測量穿過煤炭后的射線強度，就可顯示煤中的灰分含量。

1.2.2 中子誘發(fā)瞬發(fā)Y射線法測量灰分

中子誘發(fā)瞬發(fā)射線法是核技術(shù)在煤質(zhì)在線分析方面的應(yīng)用。元素成分的核分析方法主要是基于中子與煤的核反應(yīng)，主要有彈性散射等6種形式，其中在煤質(zhì)分析中最重要的是以下兩種：快中子非彈性散射，測量煤中C和O的含量；熱中子輻射俘獲反應(yīng)，可測得煤中大部分元素的含量，如H、Ca、N、Fe等。

1.2.3 快速Y中子活化技術(shù)測量灰分

快速Y中子活化分析技術(shù)（PGNAA）相對X射線而言，PGNAA的穿透力更強，可以穿透整個樣品，從而實現(xiàn)全煤流分析，獲得有代表性的數(shù)據(jù)。

1.3 煤的發(fā)熱量

煤中灰分和發(fā)熱量之間有很好的相關(guān)性，目前無論是國產(chǎn)設(shè)備還是國內(nèi)代理的引進(jìn)設(shè)備。都是通過回歸方程由灰分值計算出煤發(fā)熱量。

1.4 各種測量原理的比較

主是從測定精度、煤種相關(guān)性、防護(hù)要求及測量指標(biāo)等方面進(jìn)行比較。中子活化技術(shù)的測量精度較高，同時不會像雙能Y射線法因鐵、鈣的變化而產(chǎn)生較大的誤差，在煤質(zhì)測量時可測得多種元素成分，但其對因中子穿透力強，對人類的危害較大，因此在使用時對屏蔽防護(hù)較高。

2 煤質(zhì)在線分析技術(shù)在燃煤電廠的發(fā)展前景

目前我國在煤質(zhì)檢測技術(shù)上還沿用傳統(tǒng)的檢測方法，隨著國外煤質(zhì)在線分析儀在火力發(fā)電廠的成功應(yīng)用，對我國電力行業(yè)和儀表制造業(yè)在檢測技術(shù)上有極其重要的促進(jìn)技術(shù)，但在短期情況下，我國使用煤質(zhì)在線分析儀的電廠還較少，這主要是由于受到投資和造價方面的制約，但從長期來看，煤質(zhì)在線分析儀的應(yīng)用是未來電廠煤質(zhì)檢測的發(fā)展趨勢，其可以有效的節(jié)約能源，適合當(dāng)前時代發(fā)展的需求，對電廠鍋爐在使用過程中的燃燒率有了較大的提高，這就在很大程度上降低了電廠的生產(chǎn)成本，提高了其經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)在對煤炭的消耗量主要以發(fā)供電過程中所消耗的量較大，由于以往在發(fā)供電過程中無法正確的計算出實際的煤耗需要，因此在電廠管理上一旦存在漏洞，無法通過煤耗的偏差情況分析出來，從而造成電廠經(jīng)濟(jì)上損失。如果采用煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)，則可以準(zhǔn)確的計算出發(fā)供電煤耗的需要，并通過煤耗偏差分析出管理上的漏洞，從而加強了電廠對能源的管理水平，同時正平衡運算數(shù)據(jù)，取得單位時間的煤質(zhì)數(shù)據(jù)，可以有效的提高電廠的鍋爐燃燒率，從而進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能增效、減排的效果，不僅有利于環(huán)境的保護(hù)，同時還為電廠經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前煤質(zhì)在線檢測技術(shù)已越來越受到國內(nèi)電廠的關(guān)注，相信在不久的將來，煤質(zhì)在線檢測技術(shù)將在電廠廣泛的使用。

3 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電能的需求量呈不斷上升的趨勢，同時對供電的質(zhì)量也有了更高的要求，電廠在運行過程中，不僅需要考慮供電的可靠性，同時對供電的經(jīng)濟(jì)性也要進(jìn)行重點考慮。因此，電廠不僅需要在設(shè)備上進(jìn)行優(yōu)化，同時在對煤質(zhì)檢測技術(shù)上也要實現(xiàn)優(yōu)化，從而提高電力生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)對電廠入廠煤和入爐煤的分析上，可以有效的保證電廠的燃煤質(zhì)量，保證鍋爐所用的煤質(zhì)可靠、安全，同時可以為運行人員在操作過程中提供實時的數(shù)據(jù)，對運行進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，達(dá)到高效運行的目的。在提高燃煤電廠在對煤炭的消耗過程中實現(xiàn)了有效控制具有極其重要的意義。

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