基于無源測(cè)量技術(shù)的電廠煤質(zhì)在線檢測(cè)方法

張海振

華電濰坊發(fā)電有限公司 山東 濰坊261204

0 引言

煤炭發(fā)電是電廠發(fā)電的主要模式,在當(dāng)下的能源結(jié)構(gòu)中,不同的煤炭質(zhì)量能夠產(chǎn)生不同的電量。從煤炭的組成成分來講,煤炭中含有的煤硫含量越高,那么在燃燒過程中產(chǎn)生的硫酸蒸汽也就越多,從而對(duì)發(fā)電設(shè)備的預(yù)熱器產(chǎn)生較大的損傷。以該過程作為煤炭的質(zhì)量參量,根據(jù)不同煤炭表現(xiàn)出來的特性,構(gòu)建一個(gè)煤炭質(zhì)量檢測(cè)技術(shù),評(píng)定電廠使用煤炭的質(zhì)量[1]。國(guó)外在研究電廠煤質(zhì)在線檢測(cè)方法起步較早,最初以煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物濃度作為檢測(cè)參數(shù),構(gòu)建一個(gè)煤質(zhì)計(jì)算公式并進(jìn)行檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn),完善檢測(cè)功能的在線過程。國(guó)內(nèi)研究煤質(zhì)在線檢測(cè)起步較晚,最早使用電廠煤質(zhì)的煙氣作為煤質(zhì)的檢測(cè)指標(biāo),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到的質(zhì)量關(guān)系,構(gòu)建一個(gè)在線檢測(cè)過程。綜合國(guó)內(nèi)外的研究成果來看,使用無源測(cè)量技術(shù),構(gòu)建一種電廠煤質(zhì)在線檢測(cè)方法是很有必要的。

1 基于無源測(cè)量技術(shù)的電廠煤質(zhì)在線檢測(cè)方法

1.1 利用無源測(cè)量技術(shù)確定電廠煤質(zhì)指標(biāo) 在利用無源測(cè)量技術(shù)確定電廠煤質(zhì)指標(biāo)時(shí),煤炭在燃燒時(shí)能夠保持一個(gè)熱量平衡,以煤炭效率計(jì)算模型的輸入輸出熱量作為煤質(zhì)狀態(tài)參數(shù)。構(gòu)建一個(gè)無源測(cè)量關(guān)系,數(shù)量關(guān)系可表示為:

公式(1)中,L表示煤炭質(zhì)量,w表示煤炭分子質(zhì)量,λi表示輸入熱量,xi表示輸出熱量。根據(jù)上述得到的工質(zhì)參數(shù),采用正平衡法計(jì)算得到煤炭的熱效率,計(jì)算公式可表示為:

公式(2)中,η 表示煤炭的熱效率,Qout表示煤炭的有效利用量,Qin表示參與燃燒的煤炭。聯(lián)立上述計(jì)算公式后,提取關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的參數(shù)作為檢測(cè)指標(biāo)[2],利用軟件功能實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)的在線檢測(cè)。

1.2 在線測(cè)量實(shí)現(xiàn) 使用上述關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的指標(biāo)作為功能實(shí)現(xiàn)對(duì)象,采用JAVA編程處理確定得到的檢測(cè)指標(biāo)[3]。根據(jù)指標(biāo)間的正負(fù)向影響關(guān)系,構(gòu)建一個(gè)煤質(zhì)評(píng)定函數(shù),根據(jù)參數(shù)的不同變化,實(shí)時(shí)跟蹤煤炭質(zhì)量的追蹤與評(píng)定,代碼實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示:

圖1 軟件檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)

在圖1所示的檢測(cè)軟件代碼的實(shí)現(xiàn)下,不斷植入影響電廠煤質(zhì)的參量,構(gòu)建相應(yīng)的質(zhì)量影響關(guān)系,增強(qiáng)煤質(zhì)參數(shù)的計(jì)算精度。綜合上述處理,最終完成對(duì)電廠煤質(zhì)在線檢測(cè)方法的構(gòu)建。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 準(zhǔn)備一臺(tái)定量煤炭器,手工采樣器以及分析天平作為實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)置一個(gè)尺寸為1 m×0.8 m×0.5 m 的密閉箱模擬煤炭的燃燒通道,設(shè)置煤質(zhì)的采樣點(diǎn)位于箱體的上部,模擬布置的電廠煤道結(jié)構(gòu)如圖1所示:

圖2 模擬電廠煤道

在圖2模擬的煤道下,將同來源、同質(zhì)量的煤炭劃分為三等份后,分別采用傳統(tǒng)檢測(cè)方法以及文中設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)比兩種在線檢測(cè)方法的性能。

2.2 結(jié)果及分析 基于上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,選取一等份的煤炭進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)后,使用標(biāo)準(zhǔn)的煤炭質(zhì)量評(píng)定公式計(jì)算。并以計(jì)算得到的數(shù)值作為電廠煤炭質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值,評(píng)定100份的煤炭質(zhì)量后,取其平均數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量數(shù)值,統(tǒng)計(jì)兩種在線檢測(cè)方法最終得到的煤炭燃燒比例。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示:

表1 兩種檢測(cè)方法的煤炭燃燒比例

由表1得到的煤炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)果可知,在兩種不同的檢測(cè)方法控制下,以實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到的煤炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)檢測(cè)方法得到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值,而文中設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法得到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值相差不大,適合在實(shí)際檢測(cè)電廠煤質(zhì)過程中使用。

3 結(jié)束語

作為電廠發(fā)電的主要材料,煤炭質(zhì)量的檢測(cè)一直是電廠的研究重點(diǎn),以無源測(cè)量技術(shù)作為支持,設(shè)計(jì)一種電廠煤質(zhì)在線檢測(cè)方法。能夠在一定程度上改善現(xiàn)有在線檢測(cè)方法存在的不足,為今后測(cè)定煤質(zhì)提供一定的理論支持。