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會議邀請 | 火電行業如何高效實現入廠入爐煤檢測？
1、火電廠燃煤管理面臨安全運行及效率提升2大挑戰
總體來說，火力發電廠的燃煤成本占供電成本比例隨著機組性能和煤炭成本變化，約占50%-90%。同時煤炭采購上主要包括統配煤(長協煤)和自購煤(經濟煤種)，統配煤在年度煤炭訂貨會上鎖定價格和煤量，約占60%，自購煤按月度采購，約占40%。由于電廠自購煤具有很大隨意性，來煤煤種變化大、煤質優劣不齊，這種狀況短期內難以發生轉變。
火力發電廠現有煤質分析基本為人工或機械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的部分煤質指標在兩三天后才能得到，一方面具有明顯的滯后性，另一方面數據的代表性差。同時摻配手段單一，目前主要還是通過筒倉、地溝、推土機等傳統粗放式配煤，這樣的結果對鍋爐安全運行及優化調整帶來很大問題。在煤質多變的情況下，鍋爐燃燒調整需要的煤質指標分析滯后、分析結果的片面性等已嚴重影響鍋爐的安全運行。在入廠煤結算時，人工取樣化驗的方法更增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風險，另外分析的準確性也常常引起經濟糾紛。
如何避免因為煤質原因造成的鍋爐滅火事故，避免因煤質原因引起鍋爐燃燒失穩、環保超標、高溫腐蝕等事故進而造成對電網的沖擊？如何快速了解入廠煤質降低采購風險？這些都是火力發電廠目前急需解決的重大問題。
賽默飛研發的采用中子活化技術的煤質在線檢測系統，從根本上解決了上述難題。
2、基本解決方案
入廠煤檢測-旁路式煤質檢測
汽車入廠煤檢測系統主要由兩部分組成：汽車采樣系統和旁路式煤質在線檢測系統，兩部分通過一體式聯動控制系統，實現對汽車來煤從入口欄桿機抬起、汽車駛入、自動煤樣采集、煤質在線分析、實驗室留樣、汽車駛出、煤質分析數據上傳等整個流程的操控。
表1. CQM FLEX 分析儀技術參數
經過橋式采樣機對進廠汽運煤進行采樣后，卸至集樣斗，煤樣經過破碎后流到 CQM FLEX 料斗中，當煤樣重量達到分析儀運行指標后，分析儀的皮帶開始運動，將煤樣依次運送到密度計、微波水分儀，采用中子活化分析技術的 CQM FLEX 對煤質進行全面分析(分析指標包括灰分、水分、全硫、灰成分等)，并對煤樣進行實驗室備樣的收集，最后將多余煤樣轉運至煤堆棚或回到車內。橋式煤質在線檢測系統與物流一卡通進行通訊，實現與物流采購系統集成。考慮到入廠煤結算，采樣系統同時備留實驗室分析樣品用于實驗室分析。
圖1. 橋式汽車采樣系統及其子系統
圖2. 懸臂式汽車入廠煤在線分析系統
入爐煤檢測-旁路式煤質檢測
該方案主要由兩部分組成：皮帶中部采樣系統和旁路式煤質在線檢測系統組成，兩部分通過一體式聯動控制系統，實現對來煤從皮帶上連續直接全自動采樣、煤質在線分析、實驗室留樣、煤質分析數據上傳等整個流程的控制。
皮帶中部采樣系統采用刮板式采樣結構形式，能夠實現連續全斷面采樣，同時系統不會損傷皮帶。皮帶采樣頭根據皮帶速度、皮帶寬度及設計負荷等選用不同采樣頭方案。
旁路式煤質在線檢測系統采用CQM FLEX，采用穩定的 14MeV 中子管作為中子源或锎源 252Cf 作為中子源，選用中子管作為中子源時，系統實現了煤中可燃物碳、氧元素直接檢測，為碳交易中入爐煤碳元素分析提供了精確實時的分析結果。
整體系統由賽默飛世爾科技負責指導安裝、調試等工作。單個采樣頭皮帶采樣在線分析系統布置如下圖3所示：
圖3. 皮帶中部采樣煤質在線分析系統工藝布置圖
3、煤質分析系統主要功能
裝置能在線檢測煤炭中的氮(N)、硫(S)、鋁(Al)、硅(Si)、鐵(Fe)、鈣(Ca)、鈦(Ti)、鈉(Na)、鉀(K)等元素成份，中子管式配置還可以檢測碳(C)、氫(H)、氧(O)；
裝置能在線分析煤炭中的灰分、水分、硫含量、熱值；
裝置能在線分析灰成份SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、TiO2、K2O、Na2O等；
CQM FLEX在線煤質分析系統的測量周期為1-10分鐘；
能實時顯示所測試的水分、灰分、硫分和發熱量等基本參數。并能提供報表打印功能；
能提供每分鐘的分析結果、累計平均和時間段查詢、故障報警，能夠實現分析儀的數據傳輸到用戶中控系統。軟件基于Windows 7。
4、配置 COBOS 配煤和 STS 煤質預測軟件，實現高效煤質混配和燃煤管控數據監測
配煤軟件（COBOSTM）無縫組合到基本煤炭軟件包（BaseCoalTM）內。該軟件系統能夠實現最多六種煤質的混配，最終按照您的生產指標實現高效、經濟混配。COBOSTM 按照成分和測量值允許任何品質的煤源混合，可以同時實現最多五個質量指標的控制，比如硫分、灰分、水分以及灰成分。操作員可以根據不同的煤質情況來預判斷經濟混配所需要的煤源。
圖5. COBOS 配煤軟件顯示界面
圖6. STS 煤質預測軟件
原煤倉煤質流動及燃燒器煤質預測軟件包(STSTM)是火力發電廠應用的補充功能軟件。該軟件確保操作員能夠實時跟蹤當前及未來一定時間段內燃燒器出口處的煤質情況(硫、灰、水以及發熱量)。對于指定的煤倉或者鍋爐，每分鐘的分析結果以及相應的流量信息將直接鏈接到數據庫。通過操作員的輸入自動跟蹤到不同的目的地。分爐分倉軟件也能接收來自各個煤倉的煤位傳感器信號以及原煤倉給煤機給煤量信號。根據這些信號，此軟件將能決定每個鍋爐或煤倉的煤質平均數據，為下階段煤粉進入爐膛燃燒優化調整提供實時數據。
5、系統典型分析性能
實驗室與分析儀檢測結果對比如下:
6、經濟效益分析
在線檢測系統效益主要體現下如下方面：
實現了入廠煤實時檢測分析，為數字化煤場提供數據基礎，實現了電廠煤場精細化管理，從源頭上減排放、降成本；
入爐煤實時分析，最大限度通過科學配煤摻燒達到增效益、保安全、降排放的目標。為碳交易提供實時碳元素檢測數據；
實現電廠煤質實時數據參與到燃燒優化過程中，根據煤質變化及時調整鍋爐燃燒，進一步提高機組安全性、穩定性及經濟性，實現智能化。
歸根結底，火電廠實現高精度的煤質在線檢測及在此基礎上高效的燃煤管控，幫助實現效益最大化。