一種煤質(zhì)特性在線檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種煤質(zhì)特性在線檢測裝置，屬于光譜診斷和測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，隨著國家對火電機(jī)組節(jié)能減排要求的不斷提高，如何實現(xiàn)電站鍋爐更 高效、環(huán)保和安全地運行，已經(jīng)成為燃煤電廠最為關(guān)心的問題。然而，由于我國煤種多變，煤 質(zhì)特性復(fù)雜多樣，電廠鍋爐燃用煤種的煤質(zhì)變化幅度較大。而我國電廠仍然采用傳統(tǒng)的人 工采樣、制樣和實驗室離線分析的方法進(jìn)行煤質(zhì)檢測。這種方法由于不能及時獲取入爐煤 的煤質(zhì)特性，鍋爐運行人員無法在鍋爐燃用煤種的煤質(zhì)發(fā)生變化時有效優(yōu)化調(diào)整鍋爐的運 行狀態(tài)。因此，研制開發(fā)入爐煤的煤質(zhì)在線檢測裝置，能夠為實時優(yōu)化調(diào)整鍋爐燃燒過程提 供關(guān)鍵依據(jù)，對于實現(xiàn)燃煤鍋爐的高效、低污染和安全運行具有十分重要的意義。
[0003] 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LaserInducedBreakdownSpectroscopy，LIBS)由于具 有檢測速度快、便于現(xiàn)場分析、無核輻射危害和運行維護(hù)成本低等優(yōu)點，在煤質(zhì)在線檢測上 具有獨特的優(yōu)勢和巨大的應(yīng)用潛力。目前，隨著煤炭資源供應(yīng)的日益緊張和優(yōu)質(zhì)煤種的逐 步耗盡，低階煤已經(jīng)成為燃煤電廠燃用的主要煤種之一。針對低階煤的煤質(zhì)特性，開發(fā)一種 基于LIBS的入爐煤煤質(zhì)在線檢測裝置，對于實時優(yōu)化調(diào)整鍋爐燃燒過程尤為重要。
[0004] 煤粉從磨煤機(jī)出口到爐膛的輸運是通過吹送一次風(fēng)實現(xiàn)。在連接磨煤機(jī)出口與燃 燒器入口之間的風(fēng)粉管道內(nèi)是一次風(fēng)和煤粉的氣固兩相混合物。為了測量入爐煤粉的煤質(zhì) 特性，需要實現(xiàn)對氣固兩相流中煤粉顆粒的檢測。對于氣固兩相流中固體顆粒的LIBS在線 檢測，一般利用LIBS直接對氣固兩相流中固體顆粒進(jìn)行檢測，或者是將固體顆粒從氣固兩 相流中分離后進(jìn)行堆積，并用刮板將其表面刮平后進(jìn)行檢測。然而，前一種方法由于氣固兩 相流動中固體顆粒的脈動，激光與固體顆粒作用過程不穩(wěn)定，導(dǎo)致LIBS測量的精度和準(zhǔn)確 性較差；后一種方法由于堆積顆粒的測量表面不夠平整，并且在激光擊打堆積顆粒表面時 會引起顆粒飛濺，也導(dǎo)致LIBS測量的精度和準(zhǔn)確性較差。對于入爐煤煤粉的在線測量，采 用上述方法都不利于LIBS煤質(zhì)在線檢測裝置實現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的煤質(zhì)測量。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的LIBS煤質(zhì)在線檢測技術(shù)存在的上述不足， 提供了一種煤質(zhì)特性在線檢測裝置，利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)對低階煤的煤質(zhì)特性進(jìn)行 在線檢測。本實用新型提供的裝置包括煤粉取樣子系統(tǒng)、煤粉壓餅子系統(tǒng)和光譜采集分析 子系統(tǒng)。煤粉取樣子系統(tǒng)用于從磨煤機(jī)出口與燃燒器入口之間的風(fēng)粉管道中取得煤粉，可 以由三種技術(shù)方案實現(xiàn)：1)利用壓縮空氣箱提供的壓縮空氣在取樣管中形成負(fù)壓，將風(fēng)粉 管道中的風(fēng)粉吸出，通過旋風(fēng)分離器將取出的風(fēng)粉進(jìn)行氣固分離得到煤粉；2)通過將帶彎 頭的取樣管旋轉(zhuǎn)到正對風(fēng)粉流動方向，使得帶彎頭的取樣管構(gòu)成風(fēng)粉流通的旁路，風(fēng)粉流 出后經(jīng)過旋風(fēng)分離器的氣固分離后得到煤粉；3)通過機(jī)械傳動裝置將取樣盒推入風(fēng)粉管 道內(nèi)取得煤粉后，再將取樣盒從風(fēng)粉管道推出，實現(xiàn)從風(fēng)粉管道中取出煤粉。煤粉壓餅子系 統(tǒng)采用單沖式粉狀物壓餅機(jī)械或多沖式粉狀物壓餅機(jī)械將取出的煤粉壓制成煤餅。光譜采 集分析子系統(tǒng)利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)對煤餅的煤質(zhì)特性進(jìn)行在線檢測。本實用新型通 過將風(fēng)粉管道中抽取的低階煤煤粉在線壓制成表面平整的壓餅，有利于LIBS煤質(zhì)在線檢 測裝置快速而準(zhǔn)確地獲取入爐低階煤的煤質(zhì)特性。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取如下的技術(shù)方案。
[0007] (1) -種煤質(zhì)特性在線檢測裝置，包括煤粉取樣子系統(tǒng)、煤粉壓餅子系統(tǒng)和光譜采 集分析子系統(tǒng)。
[0008] (2)根據(jù)（1)所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述的煤粉取樣子系統(tǒng)采用下列方 法之一或下列任意兩種或兩種以上方法的組合進(jìn)行取樣：
[0009] a?利用負(fù)壓抽吸作用取樣；
[0010] b?利用風(fēng)粉流動作用取樣；
[0011] c?利用機(jī)械手取樣。
[0012] (3)根據(jù)（1)或（2)所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述取樣為從安裝在燃煤發(fā)電 機(jī)組磨煤機(jī)出口與燃燒器入口之間的垂直或水平的風(fēng)粉管道內(nèi)的合適位置處的風(fēng)粉混合 物中取得低階煤的煤粉。
[0013] (4)根據(jù)（1)-⑶任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，其特征在于，所述的垂直 的風(fēng)粉管道內(nèi)的合適位置處距離磨煤機(jī)出口大于300mm，并且距離風(fēng)粉管道彎頭與垂直風(fēng) 粉管道的連接處大于300mm。
[0014] (5)根據(jù)（1)-(4)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，其特征在于，所述的水平 的風(fēng)粉管道內(nèi)的合適位置處距離燃燒器入口大于300mm，并且距離風(fēng)粉管道彎頭與水平風(fēng) 粉管道的連接處大于300mm。
[0015] (6)根據(jù)（1)-(5)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，其特征在于，所述的風(fēng)粉 管道的內(nèi)徑為100~1000mm〇
[0016] (7)根據(jù)（1)-(6)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述低階煤的恒濕無灰 基高位熱值小于24MJ/kg。
[0017] (8)根據(jù)（1)-(7)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述煤質(zhì)特性包括下列 指標(biāo)之一或下列任意兩個或兩個以上指標(biāo)的組合：熱值、灰分含量、揮發(fā)分含量、水分含量、 碳含量和硫含量，其中熱值的范圍是恒濕無灰基高位熱值小于24MJ/kg，揮發(fā)分含量的范圍 是空干基揮發(fā)分含量為0~50%，灰分含量的范圍是空干基灰分含量為0~40%，水分含 量的范圍是空干基水分含量為0~50%，碳含量的范圍是空干基碳含量為40~90%，硫含 量的范圍是空干基硫含量為0~10%。
[0018] (9)根據(jù)（1)_(8)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述風(fēng)粉混合物在管道 中滿足下列指標(biāo)之一或下列任意兩個或兩個以上指標(biāo)的組合：流速為10~50m/s，溫度為 50~300?C濕度為0~75 %，煤粉濃度為5~2000g/m3。
[0019] (10)根據(jù)（1)-(9)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述煤粉的物理特征滿 足下列指標(biāo)之一或下列任意兩個或兩個以上指標(biāo)的組合：篩分平均粒徑為〇~1000ym，形 狀不規(guī)則度為1:1到10000:1，堆積密度為〇. 4~0. 9t/m3,設(shè)煤粉顆粒表面上相距最大的 兩點分別為A和B，設(shè)煤粉顆粒表面上相距最大且滿足兩點連線與AB兩點連線相垂直的兩 點分別為C和D，則形狀不規(guī)則度為AB兩點距離與⑶兩點距離之比。
[0020] (11)根據(jù)（1)-(10)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述利用負(fù)壓抽吸作 用取樣的煤粉取樣子系統(tǒng)包括取樣管、煤粉輸送管、壓縮空氣箱、旋風(fēng)分離器，取樣管一端 穿入磨煤機(jī)出口與燃燒器入口之間的風(fēng)粉管道上的一個開口中，取樣管另一端與煤粉輸送 管相連，煤粉輸送管的一個分支與旋風(fēng)分離器的入口連接，煤粉輸送管的另一個分支與壓 縮空氣箱連接。
[0021] (12)根據(jù)（1)-(11)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述利用負(fù)壓抽吸作 用取樣的煤粉取樣子系統(tǒng)還包括廢氣排出管，廢氣排出管的一端與旋風(fēng)分離器的氣體分離 口連接，廢氣排出管的另一端穿入風(fēng)粉管道上的另一個開口中。
[0022] (13)根據(jù)（1)_(12)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，在取樣管、煤粉輸送管 和廢氣排出管上分別安裝有閥門。
[0023] (14)根據(jù)（1)-(13)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述利用風(fēng)粉流動作 用取樣的煤粉取樣子系統(tǒng)包括帶彎頭的取樣管、煤粉輸送管、旋風(fēng)分離器，帶彎頭的取樣管 一端位于磨煤機(jī)出口與燃燒器入口之間的風(fēng)粉管道內(nèi)，另一端與煤粉輸送管的一端連接， 煤粉輸送管的另一端與旋風(fēng)分離器的入口連接。
[0024] (15)根據(jù)（1)_(14)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述彎頭為90°彎頭。
[0025] (16)根據(jù)（1)-(15)任一項所述的煤質(zhì)特性在線檢測裝置，所述利用風(fēng)粉流動作 用取樣的煤粉取樣子系統(tǒng)還包括第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸、皮帶、驅(qū)動電機(jī)，第一轉(zhuǎn)軸安裝在帶 彎頭的取樣管與煤粉輸送管的連接處，使帶彎頭的取樣管能夠相對于煤粉輸送管旋轉(zhuǎn)，驅(qū) 動電機(jī)為具有正反轉(zhuǎn)的電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與第二轉(zhuǎn)軸連接，皮帶的兩端分別連接第一 轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸，構(gòu)