（国家电投集团宁夏能源铝业中卫热电有限公司 宁夏中卫市 750000）
摘要：火电厂燃煤煤质多变，如果调整不及时，就会严重影响电厂的安全经济运行。其中燃煤发热量是动力用煤的主要质量指标，也是锅炉运行的一个重要的参考参数。当燃煤煤质发热量高、挥发分高时，可能造成结渣并导致喷口被烧坏；当煤质发热量过低时，则可能造成燃烧困难或灭火。
关键词：近红外光谱分析技术；测量煤质发热量；
煤的发热量不仅是火电厂进煤的计价依据，也是火电厂计算标准煤耗的主要参数。一个燃煤过程的热平衡、耗煤量、热效率以及煤的混烧等多个方面的计算，都是以所用煤的发热量为基础的。
一、测量煤质发热量的相关问题
煤炭发热量不仅是煤计价的重要依据，也是相关行业计算标准煤耗的主要参数。随着经济的发展，对煤炭发热量测量准确性要求越来越高。因此，热容量的标定对测量煤质发热量至关重要，应注意以下几个问题：（1）标定热容量一般为3 个月，不应超过这个时间，若超过必须重新进行。（2）量热温度计根据情况需换时，应重新标定。（3）更换热量计大部件。如氧弹头连接环等应重新标定。（4）标定热容量和测定发热量时的内筒温度相差超过5k，应重新标定。（5）热量计在经过较大搬动之后，应对量热仪按程序进行。（6）热容量标定一般应对同一个试样做5 个试验，看看这五次试验结果的相对标准差不应超过0.20%，假如超过，则要再做一次试验，然后把符合规定5 次结果平均值当作这种机器的热容值。如果热量计量热体系没有大的改变，前一次标定热容值与当前的热容值之间差距不应大于0.25%，如超过，应对实验操作程序进行检查，解决问题后，再重新进行标定。（7）如何正确使用标煤。利用标准煤样能检查仪器设备或操作是否正常，从而知晓检验结果的准确与否，大多数试验室配有标准煤样，看是否在不确定度范围内，对于煤样比较多的实验室应每一个月都用标准煤样对仪器进行检查，对于试样不多的实验室则可根据自身性质选择检定日期。
二、应用近红外光谱分析技术测量煤质发热量
1.测量原理。近红外光谱分析技术属新技术,其基本原理如下:采用特定波段1 9４0 nm 的近红外线射入样品中,样品所含水分子中的氢—氧键会吸收该波段红外线,并将剩余部分近红外线反射至测量探头,所反射的近红外线能量和样品中水分子吸收的近红外线能量成正比,根据能量的损失量即可计算出被测样品的含水率。近红外线测量技术不使用放射源,是1 种非破坏性、非接触式的实时测量技术。因为近红外光谱分析方法对含有机物比较敏感，而且发热量与挥发分之间有一定的相关关系，所以从理论上讲，近红外测发热量可行。另外，光纤技术的发展也使得在线检测成为可能。作者的研究方向是探索将近红外光谱技术应用于煤质在线分析，本文测定煤质发热量的内容是其中一个重要工作部分。
2.设备构成。煤质在线检测装置由煤检测仪、电控箱、工控机、显示器、接口机、展示台、机柜皮等组成。煤检测仪和电控箱装在现场,工控机、显示器、接口机在机柜里,安装在电子间。工控机通过Modbus 通讯将测量数据传递给信息展示台,供运行人员实时查看。主皮带从煤检测仪测量装置内托槽上滑过,煤检测仪直接对输煤皮带上流经的所有物料进行断面扫描检测,整个检测过程不接触物料、不影响皮带运行。煤质在线检测设备精确分析煤炭灰分、发热量等各工业指标的实时煤质数据,是专门为电厂提供实时在线分析数据的有效装置。
3.数据处理。煤的发热量降低,在同样的锅炉负荷下,实际燃料量增大,输送煤粉所需的一次风量相应增加,导致煤粉细度相对变粗,引起炉膛出口温度升高。
当煤的发热量下降到一定程度时,会使煤粉气流的着火延迟,燃烧稳定性变差,影响煤粉的燃尽,且可能导致锅炉灭火等严重事故的发生。本次实验的数据采集是在光谱仪上完成的。首先有必要对原始光谱图进行一系列数学处理，主要是进行导数处理，因为进行导数处理可以有以下优点：提高光谱的精细度；减小基线的不稳定和基线漂移；减小颗粒度变化对光谱的影响。本实验是对煤粉样品进行测量，其中颗粒度的影响不容忽视，所以进行了二次导数处理。根据光谱图之间的相关度和有机物谱带归属的基本常识，这几个波长所对应的分子键振动形式和分子结构可以参见表，这也是为何选用这几个波长的依据，然后从光谱图中读取这几个波长下各样品所对应的吸光度的值。我们采用多元线性回归分析方法得到回归方程读取的吸光度值与发热量值之间的关系，通过对多个样品进行回归得出系数。因为波长个数少于校正样品个数，在进行回归时，只能得到最小二乘解。用上述回归方程就可从未知试样的吸光度数据计算出煤发热量数值。应用该回归方程得到的预测值与人工化验标准值之间的相关系数。
4. 燃烧调整指导。在多煤种条件下对入炉的煤种进行在线检测,其为进行燃烧指导的前提。首先通过大量的优化调整试验,对锅炉主要参数和辅机主要参数进行优化,找出煤质的各种分析成分对锅炉燃烧效率、结渣性能、着火稳定性能及污染物排放性能的影响关系。再根据煤质在线检测设备获得的数据,准确实
时掌握原煤仓煤质。将二者结合,提出基于煤质在线检测的燃烧调整指导方案,调整磨煤机运行方式,优化锅炉燃烧工况。同时,指导优化脱硫、脱销、除尘、输灰系统运行方式,防范粉尘、硫化物、氮氧化物排放超标风险。配煤掺烧管理的目的是满足锅炉燃烧特性及煤质约束下混煤价格最低,电厂经济、安全和环保性等多目标要求下,得到最优的配煤煤种和比例。通过煤质在线检测技术,实时获得发热量等燃料指标,并按照燃料指标对不同煤质进行混配,采用最佳的混配掺烧方案,降低标煤单价和燃料成本,提高经济效益。同时,结合锅炉设计参数、来煤信息、发电计划、负荷分布、煤场库存、历史掺配评价、设备运行工况等因素为基础,生成综合最优的配煤掺烧方案。
三、在煤质发热量试验中，应注意几种典型故障
（1）试样已烧完，但试验未成功，可能有几种原因：搅拌电机不工作，或工作速度太慢；搅拌设备螺丝可能松动，导致电机转，而搅拌杆不动；搅拌叶片的螺丝松动，杆动，叶片不工作；试验刚开始就点火，点火设备出现问题；探头可能损坏。（2）如果点火丝已燃烧，而试样还是试验时的状态，即没有燃烧。其原因可能是：点火丝没有拴紧；点火丝距离煤样可能太远；给氧弹加氧时，把试样打湿；由于忙里出错，未给氧弹加氧或加的氧气量不够。（3）如果点火丝未烧断，那就再做一次试验，检查点火设备。a.如果点火丝烧断，其原因一般在点火设备与氧弹的连接处或氧弹本身，其可能是：点火电极表面已被氧化；氧弹盖里已被氧化；两点火电极之间弹簧缺乏弹性；绑点火丝的地方已被氧化。b.如果点火丝未烧断，则点火失败的原因可能：电压不稳。保险丝已融化；点火电压达不到规定要求；点火设备在桶盖夹层中断路或短路；点火板已坏。
基于近红外光谱分析技术煤质发热量连续、实时的检测,在不同成分区间均有较低的均方差,有效提高了煤质的快速分析能力。随着煤质在线检测技术应用的不断拓展,将为电力企业进一步优化机组燃烧调整、加强煤种的混配掺烧管理、提升企业自身自动化运行和可视化水平等打下良好的基础,产生良好的经济和社会效益。
参考文献
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