三种飞灰含碳量在线检测装置比较分析

三种飞灰含碳量在线检测装置比较分析飞灰含碳量在电厂的经济、安全运行中是比较重要的参数。

锅炉飞灰含碳量偏高说明锅炉燃烧不完全，降低锅炉的热效率。

同时也增大了锅炉受热面的磨损。

飞灰含碳量高对煤粉综合利用及环境的影响。

因为飞灰含碳量高会降低粉煤灰综合利用厂粉煤灰的质量。

煤粉灰的销售是粉煤灰综合利用厂的效益的来源。

其中一级粉煤灰是建筑市场中很好的材料，不仅价格高，而且销路好。

但是锅炉燃烧烟气中的飞灰含碳量高，就造成煤粉灰的细度，烧失量，需水量比明显增加，使得粉煤灰综合利用厂的一级灰只能当作二级灰来卖，假如指标超标严重的话，按照是建筑科学研究院的规定，还不能对外销售。

最后，飞灰含碳量偏高严重加重了环境的污染。

锅炉燃烧烟气中的飞灰含碳量上升，也增大了烟囱向大气的排放烟尘量；如果电除尘捕捉下来的灰走湿排放，增加了外排污水的污染。

所以飞灰含碳量的在线测量对电厂机组的安全运行、公司的经济利益和生态环境都有着相当大的影响。

对于飞灰含碳量测量的主要来源——飞灰含碳量在线检测装置现在社会上主要有微波衰减法、微波谐振法、灼烧失重法三种，现在对这三张在线检测装置进行简单的分析。

一、概述——各种在线检测装置：
1、微波衰减法：第一代飞灰含碳量在线检测装置
测量原理：根据飞灰中未燃尽的碳对微波能量的吸收特性，进行分析
确定飞灰中碳的含量。

微波衰减法是采用撞击时取样方法，将烟道内
的灰样收集到取样瓶内，再经过测量设备进行微波测量；锅炉飞灰中
含有未燃尽的碳颗粒，由于碳具有导电性，它对微波具有吸收作用，
吸收要求被测介质在禁止状态，需要一个短时间的测量过程。

微波的
吸收过程主要有两个方面：
A：被测飞灰样本的含碳量：在同样多的灰样下，含碳量越多，对微
波的吸收也越多。

反之，含碳量越少，对微波的吸收也越少；
B：被测飞灰样本的多少：同样含碳量的灰样，被测样本越多，对微波
的吸收就越多，反之被测样本越少，对微波的吸收就越少。

所有的微波检测设备只能对飞灰含碳量测出一个相对线性关系值，含
碳量的绝对值，需要通过人工对同一飞灰样本（仪器测量过的样本）
进行化学分析一次，测出含碳量的绝对值，对微波检测设备进行一次
标定，这样微波检测设备才能测量出飞灰含碳量的绝对值。

缺点：据现场使用情况来看，该装置取样管与排灰阀容易堵塞，受灰样多少影响；受煤种变化影响，需要经常的进行标定。

（如下图所示，微波法工作原理图）
2、微波谐振法：第二代飞灰含碳量在线检测装置：
测量原理：微波谐振法的测量原理与上述所说的微波衰减法原理一样，
微波谐振法是在微波衰减法的基础上改进而来。

与其不同之处在于取样
枪的改进，由原来的撞击式取样改为现在的单点等速自抽式取样。

（如图
二所示，微波谐振法整体设备图）
3、灼烧失重法：第三代飞灰含碳量在线检测装置：
测量原理：装置安装于空气预热器之后到除尘器之前的一段烟道上，
采用无外加动力，自抽式取样器收集烟道中的灰样，并通过测量单元中
的收灰组件将一定数量的灰样传输到坩埚中，由测量单元内部的执行机
构将装有灰样的坩埚传递到不同的工位，分别完成灰样的烘干，冷却，称重，排灰等动作，装置通过对灼烧前、后所称得的重量损失信号进行计算，从而得到灰样中的含碳量。

（如图三所示，工作流程图）
缺点：执行部件复杂；取样点位置选择，如果位置选择不好会对灰样收取带来困难。

目前微波衰减法、微波谐振法的飞灰含碳量在线检测装置在本人所熟知的各个电厂都基本上瘫痪，主要是微波衰减法和微波谐振法的检测方式都是间接推导，需要曲线标定，而且要经常标定，取样方式为撞击式，最好也不过是单点等速式，这种标定和取样方式就造成维护量大，而且煤种变化时其精度也变差。

而灼烧失重发是直接测量，不需要标定，取样方式为多点动态取样，这种测量和取样方式其精度不会受煤种的影响，维护量较低。

使用情况：前的单位使用的是灼烧失重法的测量装置，在机组运行的一年过程中也出现过一些问题，主要问题是取灰困难，灰量时多时少，有时灰量很少的时候会有较大的误差，这是因为装置通过对灼烧前、后所称得的重量损失信号进行计算，从而得到灰样中的含碳量，所以灰量少的时候就会产生测量误差。

而灰量过大的时候有可能会因为灼烧不完全而得不到准确的数值。

还有就是机械部分造成的问题，由于称重的顶杆较长，就地有震动时，导致称重顶杆震动，给电子天平多余的受力，造成测量数值的不准。

再者就是转动盘带动坩埚转动的过程中也由于震动的原因导致坩埚震落，导致测量中断。

对于上面种种问题，
我们和厂家协商进行装置的技改。

首先我们更换称重的传动杆，把传动杆缩短到原来的一半，这样就可以在机械的角度上尽量减少震动造成的影响。

其次在让厂家设计和转动盘吻合得更好的坩埚，并在安装支架上加装加强筋及给予设备做减震措施，这样就减少了坩埚震落的次数。

原来大约每周就要处理一次，更改后大约一个月维护一次就可以了。

除了在机械上进行整改，我们还在PLC 控制上进行了改造。

原来的称重方式式被动称重，就是有多少就称多少，后来我们设计是，如果灼烧后少于两克，则重新取样，不进行计算。

而灼烧前测量的灰量如果不在正常范围内的时候则更改取样时间，取样时间做被调量，灰量做过程值，这样保证了取灰的稳定性，从而保障了测量的准确性其他的一些别的情况是不需要进行技改的，如烟道内有障碍物影响取样枪收集灰样。

如果是此种情况，需要重新更换取样位置。

如下图所示，更换取样位置后的取样收灰对比。

再如旋转传感器与升降传感器感光口被灰尘挡住，或者电厂使用的是杂气使传感器感光口变黑，同样也会挡住感光口。

这样就会造成旋转盘与升降平台找不到基准位，使传感部件一直往上走，导致设备部件损坏，造成设备停机保护。

处理方法：定期清洁机箱内部元件以及擦拭传感器感光处，并且给丝杆于导柱添加润滑剂，使传动部件传动更灵活及延长使用寿命。

总而言之，飞灰含碳量的重要性是不言而喻的，为了保障这个参数就需要选择测量稳定的装置，而灼烧失重法是比较理想的测量方式，是代替微波衰减法、微波谐振法的趋势。