一种提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统

摘要

本实用新型提供了一种提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统。它包括用于监测进入炉膛前煤粉灰度的灰分含量测试仪器、用于监测进入炉膛前煤粉细度的细度测定仪器以及控制装置，所述灰分含量测试仪器、细度测定仪器分别与控制装置电连接。本实用新型是从煤粉的源头来保证粉煤灰终产品的品质，通过灰分含量测试仪器监测煤粉灰度的灰分含量，通过细度测定仪器监测煤粉细度的细度，进而使进入炉膛的煤粉的灰分含量和细度控制到合理的范围之内，通过调控煤粉灰分含量和细度来保障F级粉煤灰的品质，采用本实用新型监控系统使得粉煤灰品质能够满足国家标准（GB/T1596‑2017）的要求。

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑材料领域，具体涉及一种提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统。

背景技术

粉煤灰综合利用是节能降碳的重要途径。作为煤中矿物在高温物理化学条件下转化的产物，粉煤灰中因形成了大量玻璃微珠而具有化学活性和潜在胶凝特性。在用于水泥和混凝土中，除具有形态和微集料效应外，主要是粉煤灰玻璃相中的氧化硅和氧化铝可与水泥水化产生的氢氧化钙反应形成CSH凝胶和CAH凝胶，保证了混凝土材料的轻度等性能。粉煤灰作为掺合料用于水泥和混凝土中，可节约水泥熟料的用量，而每吨水泥熟料的生产排放0.856吨二氧化碳，因此，粉煤灰的综合利用具有显著的节能降碳效应，是煤电资源全生命周期循环利用的重要闭环。煤粉燃烧发电的过程也就是粉煤灰的生产过程，正常煤种及燃烧工况下，煤粉燃烧形成大量的玻璃微珠。但近年来，由于电厂配煤掺烧偏离设计煤种，负荷调节需要保持低负荷运行，以及超低排放系统都对粉煤灰品质产生影响。

申请号为CN200610011744.9、专利名称为一种复合激活粉煤灰潜在活性及提升粉煤灰品质的方法的中国发明专利中，采用的方法是在粉煤灰产生以后添加其他原料激发粉煤灰的活性和提升其品质。

申请号为CN201320204565.2、专利名称为高品质粉煤灰分离系统的中国实用新型专利中，采用的方法是对成品粉煤灰进行过滤，进而可得到较高品质的粉煤灰。

可见，提升粉煤灰品质采用的方法基本都是粉煤灰形成以后基于后续加工再次利用，而采用后续加工再利用的方法不仅增加了工序，而且增加了后续加工的成本，导致粉煤灰再次利用的成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统，以解决现有技术中提升粉煤灰品质采用的方法是粉煤灰形成以后基于后续加工再次利用，而采用后续加工再利用的方法不仅增加了工序，而且增加了后续加工的成本，导致粉煤灰再次利用的成本较高的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统，包括用于监测进入锅炉炉膛煤粉灰度的灰分含量测试仪器、用于监测进入锅炉炉膛煤粉细度的细度测定仪器以及控制装置，所述灰分含量测试仪器、细度测定仪器分别与控制装置电连接。

可选的或优选的，所述控制装置为锅炉自动控制系统。

可选的或优选的，所述灰分含量测试仪器为在线灰分仪。

可选的或优选的，所述细度测定仪器为煤粉粒度在线监测系统。

可选的或优选的，所述灰分含量测试仪器和细度测定仪器均设置在磨煤机的煤粉出口处。

可选的或优选的，所述灰分含量测试仪器和细度测定仪器均设置在磨煤机到锅炉炉膛间的煤粉运输通道上。

可选的或优选的，还包括返料通道和转向输送台，所述煤粉运输通道设置为两段，在两段煤粉运输通道间设置转向输送台，转向输送台与控制装置电连接；所述转向输送台上设有用于将煤粉运输通道连通的通道一和用于与返料通道连通的通道二；所述返料通道的进料端通过通道二连接在煤粉运输通道上，所述返料通道的出料端与磨煤机的进料端相接。

应用上述的提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统，进行煤粉燃烧、生产煤粉灰的具体操作方法，包括：

S1、配煤时，控制煤粉的煤灰中Al

S2、控制进入锅炉煤粉的细度

按锅炉运行负荷率为100％，根据燃煤灰分和挥发分的变化进行煤粉细度的调整：

①煤粉的灰分含量<30％时，低挥发分煤的细度R90为12％-14％，中挥发分煤的细度R90为15％-35％，高挥发分煤的细度R90为40％-60％；

②煤粉的灰分含量为30％-40％时，低挥发分煤的细度R90为10％-12％，中挥发分煤的细度R90为12％-30％，高挥发分煤的细度R90为35％-50％；

③煤粉的灰分含量为40％-46％时，低挥发分煤的细度R90为7％-10％，中挥发分煤的细度R90为10％-25％，高挥发分煤的细度R90为30％-39％；

所述低挥发分煤、中挥发分煤和高挥发分煤的挥发分分别为：Vdaf＜20％、 20％≤Vdaf≤37％和Vdaf＞37％；

在煤粉进入锅炉前检测其灰分含量和细度，当煤粉的细度不满足对应的细度要求时，则返回磨煤机经过再次磨煤处理，直到满足对应的细度要求时，再进入锅炉。

进一步的，还包括对煤粉的煤灰中重金属元素含量的控制，控制煤粉的煤灰中，铬≤5mg/L；镍≤5mg/L；铜≤100mg/L；锌≤100mg/L；银≤5mg/L；镉≤ 1mg/L；铅≤5mg/L；汞≤0.1mg/L。

进一步的，还包括对煤粉的煤灰中放射性元素含量的控制，控制煤粉的煤灰内照射指数：≤1.0、外照射指数：≤1.0。

进一步的，当锅炉运行负荷率小于100％时，按煤种对应降低进入锅炉煤粉的细度。

当煤粉的细度不满足上述条件时，则返回磨煤机经过再次磨煤处理。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

本实用新型提供的提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统，是从煤种源头来保证粉煤灰终产品的品质，通过灰分含量测试仪器监测煤粉灰度的灰分含量，通过细度测定仪器监测煤粉细度的细度，进而使进入炉膛的煤粉的灰分含量和细度控制到合理的范围之内，通过调控煤粉灰分含量和细度来保障F 级粉煤灰的品质，可以使得到的粉煤灰成分中，Al

附图说明

图1是本实用新型实施例1的安装示意图；

图2是本实用新型实施例2中通道一将两段煤粉运输通道连通的使用状态示意图；

图3是本实用新型实施例2中通道二将返料通道与其中一段煤粉运输通道连通的使用状态示意图。

图中：1、磨煤机；2、炉膛；3、灰分含量测试仪器；4、细度测定仪器；5、煤粉运输通道；6、返料通道；7、转向输送台；8、通道一；9、通道二。

具体实施方式

一、实施例

如图1-图3所示：

实施例1：

实用新型提供的一种提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统，包括用于监测煤粉灰度的灰分含量测试仪器3、用于监测煤粉细度的细度测定仪器4 以及控制装置，所述灰分含量测试仪器3、细度测定仪器4分别与控制装置电连接。

本实用新型提供的提升电站煤粉锅炉粉煤灰品质的在线监控系统，是从煤粉的源头来保证粉煤灰终产品的品质，通过灰分含量测试仪器监测煤粉灰度的灰分含量，通过细度测定仪器监测煤粉细度的细度，进而使进入炉膛的煤粉的灰分含量和细度控制到合理的范围之内，通过调控煤粉灰分含量(无机成分) 和细度来保障F级粉煤灰的品质，可以使得到的粉煤灰成分中， Al

作为可选的实施方式，所述控制装置为锅炉自动控制系统。

作为可选的实施方式，所述灰分含量测试仪器3为在线灰分仪。

作为可选的实施方式，所述细度测定仪器4为煤粉粒度在线监测系统。

作为可选的实施方式，所述灰分含量测试仪器3和细度测定仪器4均设置在磨煤机1的煤粉出口处。

作为可选的实施方式，所述灰分含量测试仪器3和细度测定仪器4均设置在磨煤机1到锅炉炉膛2间的煤粉运输通道5上。

在本实施例中，所述灰分含量测试仪器3和细度测定仪器4均设置在磨煤机1到锅炉炉膛间的煤粉运输通道5上。

作为可选的实施方式，所述煤粉运输通道5为传送带。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是：还包括返料通道6和转向输送台7，所述煤粉运输通道5设置为两段，在两段煤粉运输通道5间设置转向输送台7，转向输送台7与控制装置电连接；所述转向输送台7上设有用于将煤粉运输通道 5连通的通道一8和用于与返料通道6连通的通道二9；所述返料通道6的进料端通过通道二9连接在煤粉运输通道5上，所述返料通道6的出料端与磨煤机 1的进料端相接；当细度测定仪器4检测到煤粉的细度不合格时；通过控制装置控制转向输送台7转动用通道二9将返料通道6与煤粉运输通道5连通，煤粉通过返料通道6重新进入磨煤机1进行再次磨煤；当细度测定仪器4检测到煤粉的细度合格时；通过控制装置控制转向输送台7转动用通道一8将煤粉运输通道5连通，煤粉通过煤粉运输通道5进入锅炉炉膛2。

作为可选的实施方式，所述返料通道6为传送带。

其他与实施例1相同。

二、应用实例

粉煤灰是现代燃煤电厂的副产品，它是在燃煤供热、发电过程中磨成一定细度的煤粉在煤粉炉中经过高温燃烧后，由烟道气带出并经除尘器收集得到粉煤灰；下述所有的应用实例都采用同样的工艺进行粉煤灰的生产、收集，按现有的工艺即可，只是煤粉不同。下述实施例和对比例中，配煤种类和比例均以煤值工业分析指标进行表示。

应用实例1：

采用低挥发分煤，灰分含量<30％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表1所示：

表1应用实例1中采用的煤粉

应用实例2：

采用低挥发分煤，煤粉的灰分含量为30％-40％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表2所示：

表2应用实例2中采用的煤粉

应用实例3：

采用低挥发分煤，煤粉的灰分含量为40％-46％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表3所示：

表3应用实例3中采用的煤粉

应用实例4：

采用中挥发分煤，灰分含量<30％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表4所示：

表4应用实例4中采用的煤粉

应用实例5：

采用中挥发分煤，煤粉的灰分含量为30％-40％；锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表5所示：

表5应用实例5中采用的煤粉

应用实例6：

采用中挥发分煤，煤粉的灰分含量为40％-46％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表6所示：

表6应用实例6中采用的煤粉

应用实例7：

采用高挥发分煤，灰分含量<30％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表7所示：

表7应用实例7中采用的煤粉

应用实例8：

采用高挥发分煤，煤粉的灰分含量为30％-40％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表8所示：

表8应用实例8中采用的煤粉

应用实例9：

采用高挥发分煤，煤粉的灰分含量为40％-46％，锅炉运行负荷率为100％；煤粉的参数如下表9所示：

表9应用实例9中采用的煤粉

检测应用实例1-9中得到的粉煤灰的细度、烧失量以及需水量比，检测标准为GB/T1596-2017，检测结果如下表10所示：

表10检测结果

由表10可知，煤粉细度越细，其锅炉运行中所产粉煤灰细度、未燃尽残碳含量也随之降低。粉煤灰的需水性主要取决于粉煤灰的颗粒结构特征，即其颗粒粒径、颗粒形貌与孔结构特征。与此相关宏观品质参数主要是细度(45um筛余量)、烧失量。当粉煤灰的颗粒越细时，需水量比越小。在粉煤灰颗粒中，当多孔玻璃体或炭粒含量相对较多时，需水量比大,流动性差。密实玻璃体含量高时，需水量比小，其流动性好。