[發明專利]飛灰含碳量測量方法

有效

• 申請號: 201610239213.9
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105929109B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王富強;李曉理;張秋生;岳建華;何志永;張金營;胡軼群;馬天霆;朱延海
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;北京國華電力有限責任公司;神華國華（北京）電力研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 羅攀,肖冰濱

技術領域

本發明涉及熱工控制領域，具體地，涉及一種飛灰含碳量測量方法。

背景技術

在燃煤電廠的實際生產過程中，由于技術或經濟上的原因，許多重要技術參數和經濟參數無法用常規的傳感器直接測量，嚴重影響燃煤電廠經濟運行。飛灰含碳量是火力發電廠燃煤鍋爐燃燒效率的一個重要指標，它反映了燃煤機械未完全燃燒損失的大小。目前，飛灰含碳量在線檢測方法有灼燒失重法和微波檢測法。

灼燒法失重法測量技術是中國電力工業標準《飛灰和爐渣可然物測定方法》及《煤的工業分析方法》中的相關方法，當含有未燃盡碳的灰樣在規定的高溫下經灼燒后，由于灰樣中殘留的碳被燃盡后使灰樣的質量出現了損失，利用灰樣的燒失量作為依據計算出灰樣中的含碳量，

含碳量的質量(％)＝[灼燒前灰樣加坩堝的質量(g)—灼燒后灰樣加坩堝的質量(g)]/[灼燒前灰樣加坩堝的質量(g)—收灰前坩堝的質量(g)]。

圖1示出了采用灼燒失重法測量飛灰含碳量的裝置結構框圖。如圖1所示，灼燒失重法的主要工作流程是將煙道中的灰樣通過振動器和取樣器收集到測量單元的坩堝中，由升降機構將坩堝放置于旋轉托盤，再由測量單元內部的執行機構將裝有灰樣的坩堝送入灼燒裝置(如，電爐加熱器)進行高溫灼燒，電子天平實時測量收灰前、收灰后及灼燒后的重量信號，控制單元對接收到的重量信號進行計算，獲得飛灰的含碳量并在控制單元的顯示屏上進行顯示，其中可以使用手動控制盒控制控制單元進行計算或顯示。灼燒后的灰樣通過系統的排灰機構和真空發生器排放回煙道中。

然而灼燒失重法在現場應用中存在下列一些問題：

(1)取樣問題。裝置取樣速度慢，所以取樣時間長，灰樣冷卻較快，容易堵灰。

(2)微波爐加熱問題。首先不能達到實驗室加熱溫度(電力工業標準《飛灰和爐渣可然物測定方法》中提出應在810±10℃下進行灼燒，慢灰要1小時，快灰要30分鐘)，灼燒溫度、時間不能達到要求，并且由于微波加熱特性和坩堝盛灰的最低要求制約使得灰樣厚度超出范圍，因而只能對坩堝內的灰樣外表面完全灼燒，而內部為原灰樣。其次，不能按規程先烘干水分(因受煙道中溫差變化因素，飛灰有時會出現結露現象)，在灼燒測揮發量，所以失重變化數據中有水分變化因素。

(3)稱重問題。電子天平安裝在現場測量柜中進行實時稱重，鍋爐運行導致電子天平一直振動，無法保證正常測量精度。

(4)機械問題。此類裝置一般有非常復雜的機械裝置和電機、齒冷等轉動部件，使用中經常出現坩堝破碎、機械故障、電機故障及坩堝工位錯誤等各種機械故障，由于設備故障會涉及到復雜的機械裝置、電氣電子裝置、氣路、灰路系統，即使有專人維護，也難以解決錯綜復雜的問題。

(5)時間滯后問題。裝置取樣速度慢，并需要機械運轉、稱重、灼燒，使得檢測周期時間長。

所以，灼燒失重法的在線檢測裝置在現場使用中具有檢測滯后時間長、灰樣不能燒透、稱重不準確、堵灰、機械故障率高的缺陷，維護要求高、難維護。

微波檢測法的原理為：因為飛灰可燃物主要成份是碳及碳的介電常數，微波測試單元可利用固定頻率發射能量衡定的微波信號，飛灰中可燃物的含量越高，吸收微波能量的作用就越強。

微波檢測法的系統可采用無動力飛灰取樣器，自動將煙道中的灰樣收集到微波測試裝置的測量管中，由灰位控制器自動判別收集灰位的高度。當收集到足夠的灰樣時，系統對飛灰含碳量進行微波諧振測量。控制裝置打開電磁閥接入壓縮空氣吹掃已分析完的灰樣，根據程序設定或手動設置，飛灰可以自動經采樣管道吹回煙道或者送入收灰容器，以便于化學分析化驗。

由于不同物質的頻率特性不同、飛灰中物質組成復雜，且煤種變化時主要是礦物質變化使得微波檢測法在煤種變化時不能檢測飛灰含碳量變化。

發明內容

本發明的目的是提供一種飛灰含碳量測量方法，用于實現飛灰含碳量的在線測量，提高機組運行的安全性和經濟性。

為了實現上述目的，本發明提供一種飛灰含碳量測量方法，該方法包括：根據飛灰含碳量的歷史數據值及對應于所述歷史數據值的輔助變量值建立歷史數據樣本集合；在所述歷史數據樣本集合中選取與當前工況相近的第一樣本集；根據所述第一樣本集中的輔助變量值和飛灰含碳量值擬合針對輔助變量的加權系數；以及根據當前工況的輔助變量值及所述加權系數計算所述當前工況的飛灰含碳量。

優選地，所述在所述歷史數據樣本集合中選取與當前工況相近的第一樣本集包括：計算所述當前工況的輔助變量值與所述歷史數據樣本集合中每一樣本的輔助變量值的相關系數；以及選取大于第一閾值的相關系數所對應的樣本組成所述第一樣本集。