高杰
贵州黔西中水发电有限公司 ，贵州 毕节 551514
摘要：煤的组成和特性对燃煤电厂的安全、经济生产和环境保护有着非常重要的影响。大部分的火力发电厂煤炭质量不保证,煤是不同的和不断变化的,所以输出不足造成的锅炉和热损失较大,锅炉炼焦、灰尘、熄火,等等等等,充电煤有很大的影响在单元操作的安全性和经济行为,煤混合使得难以准确判断事实煤炭炉。目前，燃煤电厂常用的实验室离线分析要经过取样、细分、样品制备、实验室检测等步骤。但是，这个过程中获得分析报告的延迟时间比较长，误差也比较大，约占采样误差的80%，样品制备误差的16%。在煤质变化较大的情况下，如果不能及时采取相应措施进行必要的运行调整，很可能造成严重后果。
关键词：入炉煤；煤质；在线；监控；
实时检测入炉煤对燃煤电厂的运行具有重要意义，实际应用表明，基于PGNAA技术的在线分析仪能够快速反映皮带上物料的变化趋势，精度满足使用要求，与传统采矿相比，具有检测速度快、代表性强的特点，有利于生产过程的实时监控和调整，从而保证煤炭质量。
一、煤粉在线分析装置功能
1.控制燃油成本。如果你安装在线分析的煤炭设备用于分析传入的煤炭,数据可以显示在一个单位时间掌握电厂煤炭灰分,水分,热量值,和其他重要指标,根据控制煤煤特征参数,为燃煤电厂提供基础采购和检验手段,通过对煤炭质量控制系统,以更好地控制燃油成本。
2.控制混煤特征。目前，越来越多的电厂开始使用混煤，煤质的变化会给锅炉燃烧带来很大的影响，给运行调整带来更多的困难。如果能够实时掌握混煤的质量数据，就可以根据锅炉的设计特点，合理控制混煤的种类和比例，从而最大限度地满足锅炉的安全运行要求。
3.其他功能。目前，国内生产的煤质在线分析设备或药剂可以显示煤的灰分、水分和发热量三个指标，可以满足电厂上述几项基本要求。此外，有些设备还可以检测煤中的碳、氢、氧、氮、硫等元素和灰分中硅、铝、铁、钙、钾等成分的含量。此外，在线煤质分析设备在国外燃煤电厂的应用还体现在混煤灰分熔融性数据的获取上。控制混煤灰分熔点温度，既能满足锅炉安全运行的要求，又能减少混煤煤质不稳定造成的锅炉结焦损失。
二、煤质在线检测装置原理及应用
传统的煤质分析一般采用燃烧法，现在国际上流行的在线煤质分析技术通常采用:①微波技术检测水分；②利用双能γ射线衰减技术检测灰分；③中子诱发瞬发γ射线技术测定灰分、碳、氢、氧等元素(NIPG A)；④快速γ中子活化分析技术(PGNA A)检测灰分、灰分、硫分，结合水表测定水分、发热量等指标。
1.水分分析。以往使用的水分分析技术主要是红外线和电导电容法，由于各种参数的干扰，难以推广。现在，当微波信号穿透煤层时，它导致自由水分子旋转。这种效应降低了微波强度和速度，并且微波衰减和相移。水分可以通过测量微波衰减和相移来测量。
2.灰分分析。(1)用于灰分检测的双能γ射线衰减技术。一般采用镅(AM 241)作为低能放射源，铯(Cf137)作为高能放射源用于双能γ射线，低能放射源穿过物质的衰减程度随着物质原子序数的增加而增加。煤中的挥发和固定碳是可燃组分，由原子序数小的原子组成，而灰分是不可燃组分，主要由硅、铁、钙等原子序数大的原子组成。当γ射线穿过煤层时，可燃组分的吸收作用较弱，γ射线的衰减系数较小。相反，灰分中不可燃成分的吸收作用强，γ射线的衰减系数大。这样，利用高、低能射线，用闪烁探测器测量穿过煤层后的射线强度，就可以显示煤中的灰分。由于该技术主要用于检测灰分，检测指标少，受环境、煤种、灰分中元素、煤流量等因素影响较大。其准确度低于快速γ中子活化分析技术，但无放射性。(2)中子诱发瞬发γ射线技术测定灰分、碳、氢、氧等元素(IPGA北部)。中子诱发瞬发γ射线法主要基于中子与煤之间的核反应，包括弹性散射等六种形式，其中煤质分析中最重要的有以下两种:快中子非弹性散射，测量煤中C和O的含量；热中子辐射俘获反应可以测量煤中大多数元素的含量，如氢、钙、氮、铁等。煤炭在线分析系统由测试子系统、光谱分析仪和计算机处理子系统三部分组成。测试子系统有两种实现方案:整体材料在线分析系统和取样在线分析系统。大多数分析仪使用自发裂变同位素中子源，即锎-252 (CF252)，平均能量为2.5M eV，半衰期为2.5年。γ射线探测器采用高纯锗半导体探测器，探测效率约为1%，但能量分辨率高。由于样品中各种元素的相互影响，γ谱非常复杂，高纯锗数字频谱分析仪分辨率高。计算机处理子系统完成高速光谱数据采集、光谱分析、煤质指标计算、数据显示、存储和管理、系统通信、系统自诊断和自动保护等功能。
3.热值检测。煤中的灰分与发热量有很好的相关性，煤的发热量可以通过回归方程由灰分计算出来。
三、分析
1.燃煤电厂的实际应用。煤质在线分析仪安装在华电集团某电厂炉膛8段b侧煤带上。该系统可在线检测各元素含量、工业分析指标、灰分组成等煤质指标。该分析仪系统运行稳定可靠，测量精度接近实验室检测值。分析仪的现场装置如图1所示。
图1现场装置图
2.性能验证。为评价分析仪的测量性能，根据现场实际情况，采用人工采样，并按照GB 475-2008商品煤样进行人工采样，送电厂厂内煤实验室分析。采样人员每天在上煤班时在煤带上采集一些煤样，完成后送到实验室。（1）测试方法。在电厂的正常运行,当煤是相对稳定的,开始通过煤质成分在线检测装置,在8段传送带的末端，以固定的间隔在传送带上手动取样。总计不少于30个子样，每个样品总量15～25kg。按照同样的方法，采集36个样品，按照国家标准制样工艺制取36个煤样，送电厂实验室进行检测。（2）数据比较。测试项目包括Mar、Qnet、AR、St、Aar。将分析仪的测试数据与相应采集的测试数据进行比较。横坐标是样本数。部分指标对比分析见图2、图3。
图2收到基全硫对比图3收到基全水分对比
表1总体平均偏差分析
通过对以上36组数据的分析，结果如表1所示。通过图形和数据可以看出,煤炭质量在线检测分析仪显示良好的测量性能测试,测量结果反映了整个批煤的总体质量,精度,趋势线很好,每个指数分析仪数据非常接近实验室测试值,数据分析结果表明,含水率偏差小于1.0%;灰分偏差小于1.2%;硫含量偏差小于0.3%。发热量偏差小于0.65MJ/kg。各项试验指标均符合GB/T 29161-2012的要求。（3）数据分析的结论。该分析仪测量性能良好，测量结果反映了整批煤的整体质量。在精度方面，它显示了非常高的测量精度，特别是对St。
3.应用效果。该发电厂安装了一个单一的设备。考虑到分析仪长期准确运行，应旋转备用A、B皮带系统并进行操作。分析仪安装后，电厂近80%的进煤通过B系统进行装煤，实现对大部分进煤的检测，指导配煤和后续燃烧优化。通过合理调配劣质煤，降低了燃煤成本，提高了热效率。同时，配煤优化可以有效控制或减少SO2排放，避免过量罚款，同时保护环境，带来更大的社会综合效益。实时煤质数据可用于优化电厂燃煤管理。所有数据传输无需着陆，不受人为因素影响，便于评估，提高管理效率。
总之，在线煤质分析仪能够实时准确地检测出全煤流中的各项指标，有效解决了传统实验室采样分析方法分析结果滞后、采样代表性差的问题。该装置为操作人员提供实时数据，根据实际情况及时调整配煤比例，减少煤质波动，优化锅炉燃烧，提高燃烧效率，有效减少污染物排放。这对提高燃煤电厂的安全性、经济性和过程控制，帮助电厂稳定生产、降低成本、提高效率具有重要意义。
参考文献：
[1]谢大伟.入炉煤低位热值实时计算方法及应用.2018.
[2]管小笛.刘晓彤，等，浅谈电厂入炉煤煤质成分在线监测.2019.