WBA型锅炉飞灰含碳量在线检测装置(微波法)

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。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。
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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CIAM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,自行研制了多点式、无动力、自抽式等速取样设备,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300MW机组以上锅炉大多采用2-4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。
 
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,并在显示屏上显示实时、历史含碳量的数值及曲线。
    已分析完的灰样一部分自动排放回烟道,一部分根据程序的设置命令送入收灰容器中,以便于实验室化验分析和设备校验,然后装置进行下一次飞灰的取样和含碳量的测量流程。
四、实现功能
1、实时、平均、历史含碳量数值及曲线显示
2、含碳量模拟信号输出
3、RS-232/485通讯接口
4、飞灰含碳量越限报警
5、系统报警及状态显示
6、远程状态诊断功能
 
 
五、性能指标
   1、测量范围:      0~15%  (含碳量)
   2、测量误差:      ±0.6%  (含碳量在0~ 6%时)
                      ±0.8%  (含碳量在6~15%时)
   3、检测周期:      2~6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 , 3KW    
   6、输出信号:     2路隔离的4~20mA含碳量信号
                     3路报警继电器结点信号
   7、通信接口:     RS-485
   8、工作温度:     主机单元      0℃~50℃
                     电控单元   -20℃~50℃
                     测试单元   -20℃~60℃
    9、气    源:     仪用空气 400kpa~600kpa
 
六、系统特点
a)       无动力、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)      有效的防堵灰技术措施,保证了测量系统灰路的通畅。
d)      具有同步留灰功能,方便用户实时取样校验分析。
 
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。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。
    等速取样器布置点既可以在水平烟道,也可以在竖直烟道,方便了现场测点的布置和安装。
2 、微波测试单元
    由微波源、微波谐振腔、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、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、液晶显示器、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、机    箱
      测试机箱:800×600×280mm(长×宽×深)          2台
      电控机箱:400×600×280mm(长×宽×深)          1台
      主机机箱: 2200×800×600mm(长×宽×深)        1台 
 
 八、安装说明
    飞灰取样器和机箱的安装,可以在锅炉运行期间实施;气源管路和信号电缆的敷设,飞灰取样器和主机箱安装孔的开孔,机箱固定支架的焊接应在停炉后进行。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
    ● 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
    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。特别是当温度改变时,烟道尺寸也会相应改变,在测试箱和取样器之间的热变形形成的拉伸会导致配合尺寸的改变。通过旋转测试箱低部支架上的螺母可以调节测试箱的安装高度。
    测试箱应设有防阳光直射、防雨、雪措施,通过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
    电控箱安装在距离两个测试箱较近的地方,便于人工操作。
  6 主机箱的安装
    主机箱的安装开孔应在锅炉停炉期间完成。系统设计为面板快速安装装方式,即主机箱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。
 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、售后服务
 
    1、在一年内免费维护
    2、提供终身维护服务
    3、确保备品备件供应
    4、软件升级换代服务
    5、现场安装技术指导
    6、设备接线调试开通
    7、操作维护技术培训
    8、设备运行例行巡检
    9、建全设备维护档案

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