[發明專利]機械不完全燃燒損失在線監測儀

無效

• 申請號: 201010174960.1
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN102243224A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 李友誼;孫長江;宋資勤;林正春;范衛東
• 申請（專利權）人: 上海赫特能源科技有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N35/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種鍋爐技術領域的監測裝置，具體是一種機械不完全燃燒損失在線監測儀。

背景技術

煤炭作為我國能源供應的主力軍，占能源消費總量近70％，其主要利用方式包括電站燃煤鍋爐發電和各種工業鍋爐利用。因此，如何提高煤炭的利用效率，對節能減排有著重要的意義。在燃煤鍋爐效率計算當中，鍋爐的損失由排煙損失、機械不完全燃燒損失、灰渣物理損失、化學不完全燃燒損失和散熱損失組成，其中機械不完全燃燒損失作為主要損失之一，在實時計算中卻難以獲得。

機械不完全損失包括飛灰、爐渣和落灰的可燃物損失，目前通過飛灰含碳在線監測儀，可以實現飛灰含碳量的在線監測，而對爐渣則無法只能通過取樣到實驗室進行測量，其周期比較長。而在對煤炭燃燒的控制中，需要對飛灰和爐渣的含碳量進行在線的監測，以進行及時的調節，保證鍋爐較高的燃燒效率。

專利號為CN?100406875C的專利提出一種不受煤種變化影響的微波測碳傳感器，該發明利用飛灰中的碳顆粒吸收微波功率大小來確定飛灰含碳量的。該專利的主要特點是利用信號頻率為0.3～1.5GHz的微波信號源，低頻的微波信號雖然具有減少飛灰中其它礦物質對信號的影響，但是卻造成了諧振腔體積過大的問題。另外，該專利提出的飛灰測碳儀和美國專利US5109201、US5173662以及中國專利CN?87207683U一樣，都只能測量飛灰含碳，對于機械不完全燃燒損失的另外一個重要組成爐渣，則沒有辦法進行測量。

總之，目前廣泛應用的飛灰測碳儀都只能測量得到飛灰含碳，對于反映鍋爐燃燒效率重要指標之一的機械不完全燃燒損失則無法進行在線測量。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種機械不完全燃燒損失在線監測儀，對飛灰含碳及爐渣含碳進行在線監測，并且通過和DCS的通訊，計算出機械不完全燃燒損失，填補國內在這一領域的空白。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：多級取樣器、微波測碳模塊和多融合計算模塊，其中：多級取樣器和微波測碳模塊通過灰樣管進行連接，微波測碳模塊和多融合計算模塊通過通訊進行連接。

其中多級取樣器包括：一級取樣裝置、二級破碎裝置和末級送測裝置。對于飛灰，主要把取樣裝置安置在尾部煙道，一級取樣裝置可采用傳統的引射取樣裝置，也可以采用目前比較廣泛應用的無動力自取樣裝置。取樣后的飛灰經過破碎研磨后，具有比較接近的粒徑，保證了堆積密度的等同，這樣每次測量的飛灰量都相同，測量信號才有可比性。末級送測裝置主要把處理過的飛灰送到灰樣管，并進行振動，保證每次測量的工況相同。對于爐渣或落灰，取樣裝置的位置主要在鍋爐送渣裝置后頭，該位置灰渣已經經過冷卻并且進行一定程度的處理，這個時候需要對堆積裝的灰渣或落灰進行取樣，可采用螺旋排粉的方式，將螺桿或絞籠通過接口伸入到灰堆當中，然后旋轉往外排。排出的灰樣進入雷蒙破碎裝置，該裝置接如壓縮空氣，并對空氣預熱，這樣在灰樣的破碎過程中即保證灰的粒徑相似，而且對灰樣進行干燥，減少水分對測量精度的影響。

本儀器的微波測碳模塊采用駐波波導作為測量腔，腔體兩端裝有同軸轉換器及同軸檢波器。本測量腔的末端采用帶螺旋測微調節的封蓋，通過調節該銅封蓋的位置，改變腔體長度，從而改變腔體駐波系數。可調封蓋既可以用來調零，也可以對不同煤種采用不同駐波系數，提高測量敏感程度，進而提高測量精度，以及對不同煤種的適應。微波測量還可以根據要求，采用目前已較多應用的功率吸收傳感模式或者諧振模式。

多融合計算模塊包括：計算機主機、DCS通訊模塊、測量信號接收模塊。鍋爐燃燒用煤品種眾多，其灰分范圍較廣，即存在灰分小于5％的低灰分煤，也存在灰份大于40％的高灰分煤。作為反映鍋爐熱效率因素之一的機械不完全燃燒損失效率，其大小與灰含碳量成正比，與燃煤灰分成反比，因此需要通過和DCS之間通訊得到燃煤灰分，進而計算機械不完全燃燒損失效率，反映鍋爐效率及燃燒情況。影響微波測碳方法測量精度的主要因素包括：密度、粒度、溫度、濕度和灰樣成分及含量等。其中溫度、濕度及粒徑等物理影響因素可通過取樣系統進行控制。而煤種灰成分中的三氧化二鐵和不同磨煤方式金屬損耗產生的三氧化二鐵為灰樣成分中的主要影響因素，對微波的感應較強。因此，灰成分的組成及比例的考慮，提高了微波測碳的精度。利用神經元網絡，對多影響因素的非線性系統進行融合，考慮了微波信號和灰分、灰成分、磨煤方式等輸入層背后的隱層信息，通過隱層函數，最終得到機械不完全燃燒效率，其誤差在0.5％以內。

本發明的創新要點是：