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會議邀請 | 火電行業(yè)如何高效實(shí)現(xiàn)入廠入爐煤檢測？
1、火電廠燃煤管理面臨安全運(yùn)行及效率提升2大挑戰(zhàn)
總體來說，火力發(fā)電廠的燃煤成本占供電成本比例隨著機(jī)組性能和煤炭成本變化，約占50%-90%。同時煤炭采購上主要包括統(tǒng)配煤(長協(xié)煤)和自購煤(經(jīng)濟(jì)煤種)，統(tǒng)配煤在年度煤炭訂貨會上鎖定價格和煤量，約占60%，自購煤按月度采購，約占40%。由于電廠自購煤具有很大隨意性，來煤煤種變化大、煤質(zhì)優(yōu)劣不齊，這種狀況短期內(nèi)難以發(fā)生轉(zhuǎn)變。
火力發(fā)電廠現(xiàn)有煤質(zhì)分析基本為人工或機(jī)械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的部分煤質(zhì)指標(biāo)在兩三天后才能得到，一方面具有明顯的滯后性，另一方面數(shù)據(jù)的代表性差。同時摻配手段單一，目前主要還是通過筒倉、地溝、推土機(jī)等傳統(tǒng)粗放式配煤，這樣的結(jié)果對鍋爐安全運(yùn)行及優(yōu)化調(diào)整帶來很大問題。在煤質(zhì)多變的情況下，鍋爐燃燒調(diào)整需要的煤質(zhì)指標(biāo)分析滯后、分析結(jié)果的片面性等已嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。在入廠煤結(jié)算時，人工取樣化驗的方法更增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風(fēng)險，另外分析的準(zhǔn)確性也常常引起經(jīng)濟(jì)糾紛。
如何避免因為煤質(zhì)原因造成的鍋爐滅火事故，避免因煤質(zhì)原因引起鍋爐燃燒失穩(wěn)、環(huán)保超標(biāo)、高溫腐蝕等事故進(jìn)而造成對電網(wǎng)的沖擊？如何快速了解入廠煤質(zhì)降低采購風(fēng)險？這些都是火力發(fā)電廠目前急需解決的重大問題。
賽默飛研發(fā)的采用中子活化技術(shù)的煤質(zhì)在線檢測系統(tǒng)，從根本上解決了上述難題。
2、基本解決方案
入廠煤檢測-旁路式煤質(zhì)檢測
汽車入廠煤檢測系統(tǒng)主要由兩部分組成：汽車采樣系統(tǒng)和旁路式煤質(zhì)在線檢測系統(tǒng)，兩部分通過一體式聯(lián)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對汽車來煤從入口欄桿機(jī)抬起、汽車駛?cè)?、自動煤樣采集、煤質(zhì)在線分析、實(shí)驗室留樣、汽車駛出、煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)上傳等整個流程的操控。
表1. CQM FLEX 分析儀技術(shù)參數(shù)
經(jīng)過橋式采樣機(jī)對進(jìn)廠汽運(yùn)煤進(jìn)行采樣后，卸至集樣斗，煤樣經(jīng)過破碎后流到 CQM FLEX 料斗中，當(dāng)煤樣重量達(dá)到分析儀運(yùn)行指標(biāo)后，分析儀的皮帶開始運(yùn)動，將煤樣依次運(yùn)送到密度計、微波水分儀，采用中子活化分析技術(shù)的 CQM FLEX 對煤質(zhì)進(jìn)行全面分析(分析指標(biāo)包括灰分、水分、全硫、灰成分等)，并對煤樣進(jìn)行實(shí)驗室備樣的收集，最后將多余煤樣轉(zhuǎn)運(yùn)至煤堆棚或回到車內(nèi)。橋式煤質(zhì)在線檢測系統(tǒng)與物流一卡通進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)與物流采購系統(tǒng)集成?？紤]到入廠煤結(jié)算，采樣系統(tǒng)同時備留實(shí)驗室分析樣品用于實(shí)驗室分析。
圖1. 橋式汽車采樣系統(tǒng)及其子系統(tǒng)
圖2. 懸臂式汽車入廠煤在線分析系統(tǒng)
入爐煤檢測-旁路式煤質(zhì)檢測
該方案主要由兩部分組成：皮帶中部采樣系統(tǒng)和旁路式煤質(zhì)在線檢測系統(tǒng)組成，兩部分通過一體式聯(lián)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對來煤從皮帶上連續(xù)直接全自動采樣、煤質(zhì)在線分析、實(shí)驗室留樣、煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)上傳等整個流程的控制。
皮帶中部采樣系統(tǒng)采用刮板式采樣結(jié)構(gòu)形式，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)全斷面采樣，同時系統(tǒng)不會損傷皮帶。皮帶采樣頭根據(jù)皮帶速度、皮帶寬度及設(shè)計負(fù)荷等選用不同采樣頭方案。
旁路式煤質(zhì)在線檢測系統(tǒng)采用CQM FLEX，采用穩(wěn)定的 14MeV 中子管作為中子源或锎源 252Cf 作為中子源，選用中子管作為中子源時，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了煤中可燃物碳、氧元素直接檢測，為碳交易中入爐煤碳元素分析提供了精確實(shí)時的分析結(jié)果。
整體系統(tǒng)由賽默飛世爾科技負(fù)責(zé)指導(dǎo)安裝、調(diào)試等工作。單個采樣頭皮帶采樣在線分析系統(tǒng)布置如下圖3所示：
圖3. 皮帶中部采樣煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)工藝布置圖
3、煤質(zhì)分析系統(tǒng)主要功能
裝置能在線檢測煤炭中的氮(N)、硫(S)、鋁(Al)、硅(Si)、鐵(Fe)、鈣(Ca)、鈦(Ti)、鈉(Na)、鉀(K)等元素成份，中子管式配置還可以檢測碳(C)、氫(H)、氧(O)；
裝置能在線分析煤炭中的灰分、水分、硫含量、熱值；
裝置能在線分析灰成份SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、TiO2、K2O、Na2O等；
CQM FLEX在線煤質(zhì)分析系統(tǒng)的測量周期為1-10分鐘；
能實(shí)時顯示所測試的水分、灰分、硫分和發(fā)熱量等基本參數(shù)。并能提供報表打印功能；
能提供每分鐘的分析結(jié)果、累計平均和時間段查詢、故障報警，能夠?qū)崿F(xiàn)分析儀的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩糁锌叵到y(tǒng)。軟件基于Windows 7。
4、配置 COBOS 配煤和 STS 煤質(zhì)預(yù)測軟件，實(shí)現(xiàn)高效煤質(zhì)混配和燃煤管控數(shù)據(jù)監(jiān)測
配煤軟件（COBOSTM）無縫組合到基本煤炭軟件包（BaseCoalTM）內(nèi)。該軟件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最多六種煤質(zhì)的混配，最終按照您的生產(chǎn)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)混配。COBOSTM 按照成分和測量值允許任何品質(zhì)的煤源混合，可以同時實(shí)現(xiàn)最多五個質(zhì)量指標(biāo)的控制，比如硫分、灰分、水分以及灰成分。操作員可以根據(jù)不同的煤質(zhì)情況來預(yù)判斷經(jīng)濟(jì)混配所需要的煤源。
圖5. COBOS 配煤軟件顯示界面
圖6. STS 煤質(zhì)預(yù)測軟件
原煤倉煤質(zhì)流動及燃燒器煤質(zhì)預(yù)測軟件包(STSTM)是火力發(fā)電廠應(yīng)用的補(bǔ)充功能軟件。該軟件確保操作員能夠?qū)崟r跟蹤當(dāng)前及未來一定時間段內(nèi)燃燒器出口處的煤質(zhì)情況(硫、灰、水以及發(fā)熱量)。對于指定的煤倉或者鍋爐，每分鐘的分析結(jié)果以及相應(yīng)的流量信息將直接鏈接到數(shù)據(jù)庫。通過操作員的輸入自動跟蹤到不同的目的地。分爐分倉軟件也能接收來自各個煤倉的煤位傳感器信號以及原煤倉給煤機(jī)給煤量信號。根據(jù)這些信號，此軟件將能決定每個鍋爐或煤倉的煤質(zhì)平均數(shù)據(jù)，為下階段煤粉進(jìn)入爐膛燃燒優(yōu)化調(diào)整提供實(shí)時數(shù)據(jù)。
5、系統(tǒng)典型分析性能
實(shí)驗室與分析儀檢測結(jié)果對比如下:
6、經(jīng)濟(jì)效益分析
在線檢測系統(tǒng)效益主要體現(xiàn)下如下方面：
實(shí)現(xiàn)了入廠煤實(shí)時檢測分析，為數(shù)字化煤場提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了電廠煤場精細(xì)化管理，從源頭上減排放、降成本；
入爐煤實(shí)時分析，最大限度通過科學(xué)配煤摻燒達(dá)到增效益、保安全、降排放的目標(biāo)。為碳交易提供實(shí)時碳元素檢測數(shù)據(jù)；
實(shí)現(xiàn)電廠煤質(zhì)實(shí)時數(shù)據(jù)參與到燃燒優(yōu)化過程中，根據(jù)煤質(zhì)變化及時調(diào)整鍋爐燃燒，進(jìn)一步提高機(jī)組安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)智能化。
歸根結(jié)底，火電廠實(shí)現(xiàn)高精度的煤質(zhì)在線檢測及在此基礎(chǔ)上高效的燃煤管控，幫助實(shí)現(xiàn)效益最大化。