基于无源测量技术的电厂煤质在线检测方法

张海振

华电潍坊发电有限公司 山东 潍坊261204

0 引言

煤炭发电是电厂发电的主要模式,在当下的能源结构中,不同的煤炭质量能够产生不同的电量。从煤炭的组成成分来讲,煤炭中含有的煤硫含量越高,那么在燃烧过程中产生的硫酸蒸汽也就越多,从而对发电设备的预热器产生较大的损伤。以该过程作为煤炭的质量参量,根据不同煤炭表现出来的特性,构建一个煤炭质量检测技术,评定电厂使用煤炭的质量[1]。国外在研究电厂煤质在线检测方法起步较早,最初以煤炭燃烧过程中产生的颗粒物浓度作为检测参数,构建一个煤质计算公式并进行检测功能实现,完善检测功能的在线过程。国内研究煤质在线检测起步较晚,最早使用电厂煤质的烟气作为煤质的检测指标,根据实验室测量得到的质量关系,构建一个在线检测过程。综合国内外的研究成果来看,使用无源测量技术,构建一种电厂煤质在线检测方法是很有必要的。

1 基于无源测量技术的电厂煤质在线检测方法

1.1 利用无源测量技术确定电厂煤质指标 在利用无源测量技术确定电厂煤质指标时,煤炭在燃烧时能够保持一个热量平衡,以煤炭效率计算模型的输入输出热量作为煤质状态参数。构建一个无源测量关系,数量关系可表示为:

公式(1)中,L表示煤炭质量,w表示煤炭分子质量,λi表示输入热量,xi表示输出热量。根据上述得到的工质参数,采用正平衡法计算得到煤炭的热效率,计算公式可表示为:

公式(2)中,η 表示煤炭的热效率,Qout表示煤炭的有效利用量,Qin表示参与燃烧的煤炭。联立上述计算公式后,提取关联性强的参数作为检测指标[2],利用软件功能实现煤质的在线检测。

1.2 在线测量实现 使用上述关联性强的指标作为功能实现对象,采用JAVA编程处理确定得到的检测指标[3]。根据指标间的正负向影响关系,构建一个煤质评定函数,根据参数的不同变化,实时跟踪煤炭质量的追踪与评定,代码实现过程如图1所示:

图1 软件检测功能实现

在图1所示的检测软件代码的实现下,不断植入影响电厂煤质的参量,构建相应的质量影响关系,增强煤质参数的计算精度。综合上述处理,最终完成对电厂煤质在线检测方法的构建。

2 仿真实验

2.1 实验准备 准备一台定量煤炭器,手工采样器以及分析天平作为实验器材,设置一个尺寸为1 m×0.8 m×0.5 m 的密闭箱模拟煤炭的燃烧通道,设置煤质的采样点位于箱体的上部,模拟布置的电厂煤道结构如图1所示:

图2 模拟电厂煤道

在图2模拟的煤道下,将同来源、同质量的煤炭划分为三等份后,分别采用传统检测方法以及文中设计的检测方法进行实验,对比两种在线检测方法的性能。

2.2 结果及分析 基于上述实验准备,选取一等份的煤炭进入实验室化验后,使用标准的煤炭质量评定公式计算。并以计算得到的数值作为电厂煤炭质量的标准数值,评定100份的煤炭质量后,取其平均数值作为标准质量数值,统计两种在线检测方法最终得到的煤炭燃烧比例。实验结果如表1所示:

表1 两种检测方法的煤炭燃烧比例

由表1得到的煤炭质量分数结果可知,在两种不同的检测方法控制下,以实验室测量得到的煤炭质量分数作为对比标准。传统检测方法得到的质量分数要远小于标准的数值,而文中设计的检测方法得到的质量分数与标准数值相差不大,适合在实际检测电厂煤质过程中使用。

3 结束语

作为电厂发电的主要材料,煤炭质量的检测一直是电厂的研究重点,以无源测量技术作为支持,设计一种电厂煤质在线检测方法。能够在一定程度上改善现有在线检测方法存在的不足,为今后测定煤质提供一定的理论支持。