專利名稱：機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鍋爐技術(shù)領(lǐng)域的監(jiān)測裝置，具體是一種機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
煤炭作為我國能源供應(yīng)的主力軍，占能源消費總量近70%，其主要利用方式包括電站燃煤鍋爐發(fā)電和各種工業(yè)鍋爐利用。因此，如何提高煤炭的利用效率，對節(jié)能減排有著重要的意義。在燃煤鍋爐效率計算當(dāng)中，鍋爐的損失由排煙損失、機械不完全燃燒損失、灰渣物理損失、化學(xué)不完全燃燒損失和散熱損失組成，其中機械不完全燃燒損失作為主要損失之一，在實時計算中卻難以獲得。機械不完全損失包括飛灰、爐渣和落灰的可燃物損失，目前通過飛灰含碳在線監(jiān)測儀，可以實現(xiàn)飛灰含碳量的在線監(jiān)測，而對爐渣則無法只能通過取樣到實驗室進行測量， 其周期比較長。而在對煤炭燃燒的控制中，需要對飛灰和爐渣的含碳量進行在線的監(jiān)測，以進行及時的調(diào)節(jié)，保證鍋爐較高的燃燒效率。專利號為CN 100406875C的專利提出一種不受煤種變化影響的微波測碳傳感器， 該發(fā)明利用飛灰中的碳顆粒吸收微波功率大小來確定飛灰含碳量的。該專利的主要特點是利用信號頻率為0. 3 1. 5GHz的微波信號源，低頻的微波信號雖然具有減少飛灰中其它礦物質(zhì)對信號的影響，但是卻造成了諧振腔體積過大的問題。另外，該專利提出的飛灰測碳儀和美國專利US5109201、US5173662以及中國專利CN 87207683U—樣，都只能測量飛灰含碳，對于機械不完全燃燒損失的另外一個重要組成爐渣，則沒有辦法進行測量。總之，目前廣泛應(yīng)用的飛灰測碳儀都只能測量得到飛灰含碳，對于反映鍋爐燃燒效率重要指標(biāo)之一的機械不完全燃燒損失則無法進行在線測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測儀，對飛灰含碳及爐渣含碳進行在線監(jiān)測，并且通過和DCS的通訊，計算出機械不完全燃燒損失，填補國內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括多級取樣器、微波測碳模塊和多融合計算模塊，其中多級取樣器和微波測碳模塊通過灰樣管進行連接，微波測碳模塊和多融合計算模塊通過通訊進行連接。其中多級取樣器包括一級取樣裝置、二級破碎裝置和末級送測裝置。對于飛灰， 主要把取樣裝置安置在尾部煙道，一級取樣裝置可采用傳統(tǒng)的引射取樣裝置，也可以采用目前比較廣泛應(yīng)用的無動力自取樣裝置。取樣后的飛灰經(jīng)過破碎研磨后，具有比較接近的粒徑，保證了堆積密度的等同，這樣每次測量的飛灰量都相同，測量信號才有可比性。末級送測裝置主要把處理過的飛灰送到灰樣管，并進行振動，保證每次測量的工況相同。對于爐渣或落灰，取樣裝置的位置主要在鍋爐送渣裝置后頭，該位置灰渣已經(jīng)經(jīng)過冷卻并且進行一定程度的處理，這個時候需要對堆積裝的灰渣或落灰進行取樣，可采用螺旋排粉的方式， 將螺桿或絞籠通過接口伸入到灰堆當(dāng)中，然后旋轉(zhuǎn)往外排。排出的灰樣進入雷蒙破碎裝置， 該裝置接如壓縮空氣，并對空氣預(yù)熱，這樣在灰樣的破碎過程中即保證灰的粒徑相似，而且對灰樣進行干燥，減少水分對測量精度的影響。本儀器的微波測碳模塊采用駐波波導(dǎo)作為測量腔，腔體兩端裝有同軸轉(zhuǎn)換器及同軸檢波器。本測量腔的末端采用帶螺旋測微調(diào)節(jié)的封蓋，通過調(diào)節(jié)該銅封蓋的位置，改變腔體長度，從而改變腔體駐波系數(shù)。可調(diào)封蓋既可以用來調(diào)零，也可以對不同煤種采用不同駐波系數(shù)，提高測量敏感程度，進而提高測量精度，以及對不同煤種的適應(yīng)。微波測量還可以根據(jù)要求，采用目前已較多應(yīng)用的功率吸收傳感模式或者諧振模式。多融合計算模塊包括計算機主機、DCS通訊模塊、測量信號接收模塊。鍋爐燃燒用煤品種眾多，其灰分范圍較廣，即存在灰分小于5%的低灰分煤，也存在灰份大于40%的高灰分煤。作為反映鍋爐熱效率因素之一的機械不完全燃燒損失效率，其大小與灰含碳量成正比，與燃煤灰分成反比，因此需要通過和DCS之間通訊得到燃煤灰分，進而計算機械不完全燃燒損失效率，反映鍋爐效率及燃燒情況。影響微波測碳方法測量精度的主要因素包括密度、粒度、溫度、濕度和灰樣成分及含量等。其中溫度、濕度及粒徑等物理影響因素可通過取樣系統(tǒng)進行控制。而煤種灰成分中的三氧化二鐵和不同磨煤方式金屬損耗產(chǎn)生的三氧化二鐵為灰樣成分中的主要影響因素，對微波的感應(yīng)較強。因此，灰成分的組成及比例的考慮，提高了微波測碳的精度。利用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，對多影響因素的非線性系統(tǒng)進行融合，考慮了微波信號和灰分、灰成分、磨煤方式等輸入層背后的隱層信息，通過隱層函數(shù)，最終得到機械不完全燃燒效率，其誤差在0. 5 %以內(nèi)。本發(fā)明的創(chuàng)新要點是1.本專利將微波測碳方法應(yīng)用到燃煤鍋爐飛灰、爐渣和落灰含碳量的在線監(jiān)測， 從技術(shù)應(yīng)用角度已經(jīng)完全改變微波測碳的原有應(yīng)用范疇?；窘鉀Q燃煤鍋爐機械不完全燃燒損失Q4難以測量計算的現(xiàn)狀，不僅對煤粉燃燒電站鍋爐的飛灰含碳進行在線監(jiān)測，還對影響鍋爐燃燒效率的爐渣含碳進行在線監(jiān)測，而且改變了工業(yè)鍋爐機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測難以實施的現(xiàn)狀。2.本專利將原有微波測碳方法的單級取樣方式改變?yōu)槎嗉壢臃绞?，采用一級取樣、二級破碎、末級送測的取樣模式，破碎后的灰樣具有粒度均勻、堆積密度相近的特點，保證送測樣品量一樣，提高測量精度，完全解決了傳統(tǒng)測量方法無法對爐渣和落灰進行連續(xù)取樣的問題。3.本專利將原有微波測量方法的單傳感模式改變?yōu)槎嗳诤蟼鞲心Ｊ?，通過和機組 DCS進行通訊，將燃燒煤種、磨煤方式、灰成分、灰分等因素融合到含碳量測量及機械不完全燃燒損失計算當(dāng)中。解決單傳感模式下測量準(zhǔn)確性隨煤種變化的問題，并且得出單傳感模式下無法反映的機械不完全燃燒損失的現(xiàn)狀。4.本專利完全改變了傳統(tǒng)微波測碳方法的“只測飛灰，得含碳量”模式，做到了電站燃煤鍋爐及工業(yè)燃煤鍋爐的飛灰、爐渣和落灰的含碳量在線測量，并計算其機械不完全燃燒損失，補充鍋爐效率計算在Q4上的空白。從節(jié)能環(huán)保的角度，完全超越了傳統(tǒng)的測量方法?？傊?，本專利的應(yīng)用，不僅可以在線監(jiān)測機械不完全燃燒損失反映鍋爐效率，而且可以指導(dǎo)鍋爐運行，提高鍋爐效率，對節(jié)能減排作出貢獻。


圖1為本發(fā)明在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。圖2為多融合計算模塊示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
具體實施方式
1如圖1所示，本實施例包括取樣器1、研磨裝置2、灰樣管3、測量腔4和主機5，其中取樣器1安裝于尾部煙道6，取樣器1和研磨裝置2連接，研磨裝置2和灰樣管3連接， 從尾部煙道6抽取的飛灰7通過研磨裝置2處理后送到灰樣管3進行測量。測量腔4的微波信號來自于信號源8，測量后的信號被傳送到主機5.通過和DCS系統(tǒng)9進行通訊，得到相關(guān)信息，對測量得到的飛灰含碳信號進行標(biāo)定，得到飛灰含碳量，并且計算出對應(yīng)的機械不完全燃燒損失。本實施例在取樣器1和灰樣管3之間增加的研磨裝置可以將不同燃燒狀況下的不同的小的飛灰顆粒進行研磨，平均粒徑可達40微米以下，并且比較均勻。通過研磨使得不同工況下的灰樣堆積密度一致，保證每次測量的灰樣相同，為精確測量提供良好條件。
具體實施方式
2如圖1所示，本實施例包括螺旋取樣器10、研磨裝置2、灰樣管3、測量腔4和主機 5，其中取樣器10安裝于灰渣斗11，取樣器10和研磨裝置2連接，研磨裝置2和灰樣管3 連接，從灰渣斗11抽取的灰渣12通過研磨裝置2處理后送到灰樣管3進行測量。測量腔4 的微波信號來自于信號源8，測量后的信號被傳送到主機5。通過和DCS系統(tǒng)9進行通訊， 得到相關(guān)信息，對測量得到的灰渣含碳信號進行標(biāo)定，得到灰渣含碳量，并且計算出對應(yīng)的機械不完全燃燒損失。本實施例改變了灰渣含碳量只能取離線取樣測量的現(xiàn)狀，填補了國內(nèi)灰渣含碳量在線監(jiān)測的空白。
具體實施方式
3如圖1所示，本實施例包括取樣器1、研磨裝置2、灰樣管3、測量腔4、主機5。其中取樣器1采用無動力自取樣裝置，包括取樣槍101、引射槍102和旋風(fēng)分離器103，在鍋爐尾部煙道6處，負壓較大，采用擴口背著來流的引射槍102可以產(chǎn)生很大的負壓，使得旋風(fēng)分離器103處于負壓狀態(tài)，在負壓的作用下，取樣槍抽取尾部煙道6中的飛灰7，并且分離進入研磨裝置2.包在旋風(fēng)分離器103外的加熱帶104可以使得該裝置溫度保持在150°C以上，遠離露點，保證取樣得到的飛灰處于干燥狀態(tài)。干燥研磨后的飛灰進入灰樣管3以后，通過電容式接近開關(guān)301對灰位進行探測， 但飛灰裝到開關(guān)位置，開關(guān)301變發(fā)出信號，啟動振動器302對灰樣管進行振動，使得每次取得的灰樣保持相同的量，最后才對灰樣進行測量。測量后的飛灰需要反吹回爐膛，反吹系統(tǒng)包括氣管303、加熱器304和空壓機305。氣管303和灰樣管3及空壓機305連接，并且經(jīng)過加熱器304，使得反吹空氣被加熱，對灰樣管303進行反吹同時，進行清洗。如圖2所示，主機5的輸入端口 501輸入測量腔4測量后的一系列信號，以及DCS 系統(tǒng)9傳送過來的信號，輸入端口包括飛灰含碳信號、灰渣含碳信號、灰成分以及灰分等信號。通過主機5采用的多融合技術(shù)，在得到飛灰含碳信號和灰渣含碳信號后不是直接得出其對應(yīng)的含碳量，而是通過和DCS系統(tǒng)9進行通訊，參考其傳送過來的灰成分及灰分等信息，然后得出隱藏信息層502。隱含信息層包括飛灰含碳量、灰渣含碳量、密度、比例等，通過隱藏信息層最終計算出輸出信號503，為機械不完全燃燒損失。在這個過程中還可以將部分隱含信息包括飛灰含碳量、灰渣含碳量等送回DCS系統(tǒng)9指導(dǎo)燃燒運行?？傊?，通過采用和DCS系統(tǒng)通訊的多融合方法，可以在線監(jiān)測得到灰渣含碳量以及機械不完全燃燒損失，填補國內(nèi)在這兩個領(lǐng)域的空白，并且通過反饋，指導(dǎo)燃燒運行，提高鍋爐效率，為節(jié)能減排作出貢獻。
權(quán)利要求
1.一種機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測儀，包括多級取樣器、微波測碳模塊和多融合計算模塊，其中多級取樣器和微波測碳模塊通過灰樣管進行連接，微波測碳模塊和多融合計算模塊通過通訊進行連接；其特征在于所述的多級取樣器包括一級取樣裝置、二級破碎裝置和末級送測裝置。 所述的微波測碳模塊包括微波信號源、波導(dǎo)測量腔、灰樣管、檢波器和信號處理器。 所述的多融合計算模塊包括計算機主機、DCS通訊模塊、測量信號接收模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一級取樣裝置，其特征是，通過機械方式對灰渣、飛灰及落灰進行取樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的破碎裝置，其特征是，通過機械破碎裝置將灰樣破碎至1毫米以下的顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DCS通訊模塊，其特征是，通訊接口包括灰成分信號傳輸接口、灰分信號傳輸接口、含碳量傳輸結(jié)構(gòu)及機械不完全燃燒損失傳輸?shù)冉涌凇?br> 全文摘要
一種機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測儀，包括多級取樣器、微波測碳模塊和多融合計算模塊，其中多級取樣器和微波測碳模塊通過灰樣管進行連接，微波測碳模塊和多融合計算模塊通過通訊進行連接。本發(fā)明實現(xiàn)飛灰含碳和灰渣含碳的在線監(jiān)測，通過多融合方法計算出機械不完全燃燒損失，不僅填補了國內(nèi)灰渣含碳及機械不完全燃燒損失在線監(jiān)測的空白，而且能對鍋爐燃燒運行進行實時指導(dǎo)，提高鍋爐效率。
文檔編號G01N33/22GK102243224SQ201010174960
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者孫長江, 宋資勤, 李友誼, 林正春, 范衛(wèi)東 申請人:上海赫特能源科技有限公司