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火电厂煤粉在线粒度监测的重要性 上海传伟信息科技有限公司 郑厚文摘要: 火电厂燃煤的特性决定着燃烧效率,环境污染以及机械寿命等方面。其特性包括:挥发分、灰分、水分、发热量,硫分以及粒度,因此,火电厂针对这些重要参数的检测也日益重视,因为短期内,火电容量仍然是我国发电容量的主要来源。本文将通过对燃煤粒度对燃烧的重要性、燃煤粒度检测手段的演进等主要内容的阐述,详细分析了在线粒度监测技术在火电行业应用的重要性,以及我公司Xoptix 系统的功能。关键字:粒度,煤粉细度,在线粒度监测,煤磨机,Xoptix一、 煤粉粒度对锅炉燃烧的重要性煤粉细度的表述概括起来有筛余、比表面积、颗粒级配、平均粒径等多种方式。而细度的测量方法也由最初的筛网法和显微镜法逐步更新到日前技术最为突出的激光折射技术。筛网法和显微镜法技术存在测量速度慢,对形状不规则的样品粒度测量误差较大,已经慢慢从粒度测量领域淡化, 比表面积是使用比较多的一种粒度表现方式,和煤粉的燃烧性能有着非常紧密的关系,但是比表面积实际含有颗粒堆积因素,并非真正几何意义上的颗粒比表面积,如图一所示(相同的比表面积,却有着不同的细度分布)。激光计算比表面积值比较细致地考虑了颗粒形状和细度,且与颗粒堆积状况无关,激光粒度仪能够得出煤粉行业原来无法测量的粒度分布,建立起粒度分布与煤粉燃烧特性的关系。众所周知,火力发电厂的煤粉愈细,燃烧特性愈好,煤粉颗粒群愈易着火、燃烧与燃尽,减少不完全燃烧的损失。此外,颗粒愈细,愈易于响应气流流动,炉内燃料分布均匀,燃烧稳定,利于调节炉内燃烧的不稳与火焰分布不均热损失小但煤粉颗粒越小,其耗电量增加,飞扬损失大。一般要求粒度为0~30mm,而且大多数20~50um 粒度均匀。二、煤粉制备过程中影响粒度的环节在煤粉制备过程中,最关键的设备,也是对煤粉粒度影响最为厉害的就是我们的煤磨机。磨机的喂料量,磨机的转速,都会影响到粒度的变化。煤磨机能否正常运行和能否以最佳的转速运行,直接关系到煤磨机的效率、煤粉的品质和能耗,以及更为直接的影响到了锅炉的燃烧效率以及环境污染,而这些恰恰都是企业在日益激烈的市场竞争力下所关心和追求的。三、煤粉粒度测量手段目前,微细粒技术作为一种新兴的煤粉燃烧技术正处于开发和研究之中。在电站煤粉锅炉燃烧研究领域,把20 μm 以下的煤粉定义为超细化煤粉。煤粉的物理结构是决定煤粉颗粒中质量、热量传递速率的重要因素,其物理结构参量主要包括颗粒粒度、几何形状、颗粒密度、比表面积、孔隙率和孔隙结构等。其中颗粒粒度是最基本的也是最重要的物理参数,它对煤粉颗粒的几何形状、颗粒密度、比表面积、孔隙率和孔隙结构等有重要影响。国内外的测量手段有离线和在线两种。离线检测是按照固定周期去现场取样一次,然后拿到实验室分析仪器上进行分析。这种方法有取样量小(仅测几克而已),代表性不够,而且取样间隔时间长,测定结果比生产滞后的缺点,导致对生产的指导作用严重不足。在线监控是直接安装在煤磨机后面监控煤粉粒径,同时将监控结果传送到中控室,或客户的DCS 和PLC 中控系统。在线激光粒径监控系统,对煤磨机磨出的煤粉粒径分布和变化趋势做24 小时连续、快速、及时、真实地跟踪,为煤粉质量的稳定性和连续性提供了现代化的科学监控手段。打个比喻,在线仪器就像一架望远镜,离线仪器就像一台放大镜。望远镜可以连续及时地发现问题,有个先知先觉的概念;而放大镜却是局部放大, 仔细认真的研究,自然是只能断断续续地进行判断,并且存在时间滞后的问题,也就是说当放大镜发现问题的时候, 这个质量问题已经过去了。四、在线监测仪器的组成1. 仪器主机,包括激光发送和信号接收2. 样品流动池3. 取样系统4. 回样系统5. 信号控制箱五、Xoptix 在线粒度监控系统的功能 在稳定的状态下,可以利用在线监控,实时了解到生产线上的实际情况,操作人员可以做一些微调工作,就可以不断优化生产工艺,更利于我们保证煤粉的细度分布。 在每次磨机启动的时候,如果使用Xoptix,因为您随时知道您的调整效果,所以会快速地使产品进入一个稳定状态,相比不断的人工取样,控制节省了大量时间,您完全有能力利用这些时间生产更多的产品,赢取更多的利润,同时也避免了人工测量过程中误差的导入。 在研磨过程中,不可避免的存在着大量的能量损耗,而过度研磨就是一个在利用离线测量技术下必然存在的情况,所有的研磨行业都是如此,因为操作人员无法知道每一刻的粒度情况,而为了达到质量标准,我们不得不留有足够的余量,故意研磨的细一些。但是如果您使用在线粒度监控系统Xoptix,您可以放心的让质量曲线无限地接近您的要求界限,而这部分操作不仅可以提高产量,也可以降低能耗; Xoptix 可以将监控数据连续送到客户的中控系统,如PLC 或DCS,以便生产过程实现真正的自动化。总结:在科技快速发展的今天,技术革新日新月异,若想在日益激烈的市场竞争中立于不败之地,就必须尽早使用先进的高科技设备来武装自己。燃煤粉末性能检测多项仪器都已经实现了在线监测,唯独粒度测量迟迟未能普及在线监测,而我们却是一直致力于推动此项技术,Xoptix 在线粒度监测产品的出现,无疑加速了我们推动步伐的同时,也提升了众多火电企业的核心竞争力!
求助:在线监测粒度仪。适用于电石(粒度<3毫米,水分<2%)。
粉体在线激光粒度分析系统的设计与实验研究李文涛,任中京 (济南微纳颗粒仪器股份有限公司,济南250100,中国)liwentao0306@163.com,renzhongjing@vip.sina.com 摘要:本文介绍了一种可以对流动颗粒的粒度分布进行实时监测的在线激光粒度分析系统。详细介绍了在线取样系统、密封样品窗口、测试系统、远程通讯系统的设计,该系统能够安全连续性自动化运行,并能够将粒度分布中的关键参数提供给生产线控制系统,对于粉磨分级生产过程的工艺控制具有非常重要的意义。关键字:激光粒度仪;在线监测;系统定制1、 引言在水泥、硅胶等产品生产中,粒径作为其中的一个关键参数,直接影响产品质量。传统上粉体的粒度测试采用人工采制样或机械采制样,加人工实验室化验的方法,这种方法有很多的的缺点:1、取制样误差大,以局部代表整体过程,存在代表性问题;2、不在线,不实时,分析数据严重滞后;3、分析数据对实时生产过程指导意义不大,只能是一种补救措施。激光粒度测试仪器以其快速、准确、重复、方便等特点越来越多地被用于生产控制,随着生产控制的进一步要求,离线测试已经不能够满足要求,为了能够得到连续的粒度测试结果,在线粒度测试系统渐渐成为成为了各大厂家关注的焦点。目前,国际上英国马尔文、德国新帕泰克、中国微纳颗粒等激光粒度仪厂家都推出了粉体在线激光粒度分析仪,本文就针对微纳仪器的粉体在线激光粒度分析系统的设计与实验结果进行深入的探讨。2、 系统构成粉体在线激光粒度分析系统是可用于工业现场的粉体粒度分析系统,各项参数根据客户应用要求量身定制,本系统主要有以下几部分构成:主机系统、供气系统、取样系统、样品分散系统、密封样品窗口系统、回料系统、现场控制柜系统、远程传输与显示系统。本系统的主要功能是可以对流动的颗粒粒度分布进行实时监测,并提供准确的控制信号。系统结构如图1所示。取样器把粉体样品从生产线管道中取出,通过卸料器传给喂料器,喂料器均匀地把样品送入样品分散泵中,分散好的粉体样品通过防堵反吹阀进入仪器主机,在保护气的作用下通过样品窗口,回料泵把测试过的粉体样品送回到生产线管道中。测试过程中主机把测试到的粉体散射光谱实时地传输到现场控制柜,由安装到现场控制柜PC平板中的在线粒度分析软件通过反演运算得到粉体样品的粒度分布,现场控制柜把得到的粒度分布数据一方面通过远程通讯传给中控PC,工作人员可根据粒度分布数据对生产线及时作出调整,也可直接传输给生产线控制系统,直接调整生产线上的设备使其运转到最佳位置。现场控制柜中的PLC系统是整套系统的控制中心,能控制系统上每一个部件的开关,并对系统的运行实时监控,对异常情况及时报警。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015102809294799_01_3049057_3.jpg 图1 系统结构图1、 系统设计3.1 在线取样系统从管道中取出具有代表性的样品是实现粉体粒度在线测试的第一步,根据不同的粉体生产工艺,本设计提供两种取样系统:负压取样和螺旋取样,负压取样主要应用于飞灰式取样,如火力发电厂锅炉尾部烟气飞灰取样,螺旋取样主要应用于粉料的取样,如水泥在空气斜槽中传输过程中的取样。负压取样器由取样管和喷射泵组成,取样管插入工艺管道,通过特殊设计的取样孔从气固两相流中取出具有代表性的样品。喷射泵与取样管相连,可以形成0.04MPa的负压,将取样管中的样品吸出送到主机进行测试,喷射泵采用陶瓷内芯,具有良好的耐磨特性。粉体在管道中传输过程中大小颗粒会产生分层现象,因此应采取多点取样,本负压取样系统为运动式取样,取样器在运动控制箱的控制下从位置1到位置2作往复运动,在运动过程中连续取样,保证了取出的样品具有代表性。粉体运输一般采用气体输送,管道中存在一定的正压力或负压力,螺旋取样器只有在常压下才能正常工作,因此在本设计中加入了旋转卸料阀,能够实现空气密封,保证螺旋取样器的正常工作,取出的样品进入到分散泵中分散后经防堵反吹阀门进入主机进行测试。3.2 密封样品窗口保持主机镜头,探头的洁净是保证在线仪器的连续运行的关键,本设计中采用全密封式样品窗设计,一次保护气对密封玻璃起到气幕保护和吹扫的作用,二次保护气保证密封窗口内的气体压力平衡,避免样品从喷射管中喷出时出现返料现象。3.3 测试系统测试系统主要由主机和软件系统构成。主机系统包括光路部分、电路部分、机械密封部分,光路部分采用反傅立叶变换光路,全量程采用米氏散射理论。电路部分扫描速度1000次/秒, 每秒可显示2个完整粒度分布(用户可调)。仪器符合ISO13320标准,所有接口(采样管,阀门,管道)及主机各个部位均采用夹套式接头方便现场检修。软件系统专门为在线粒度监测系统研制,软件具有形象化的良好的人机界面,操作方便,运行可靠,安全性良好,为用户自行定制输出数据项目提供方便。3.4 远程通讯系统在线激光粒度分析系统的通讯系统构成如下图所示,在线控制系统用于现场测试的自动控制及报警,现场PC为在线粒度测试软件的运行平台,生产控制系统为粉体生产设备的控制系统,中控PC用于数据的显示及远程生产线控制。在线控制系统控制器采用PLC,能够稳定地控制各器件的依次启动和依次关闭,并能够接收粒度分布数据并转换为4-20mA标准信号输出,能够与生产控制系统进行接口,用于生产设备控制,提供完善的报警装置。如果在线设备出现问题则自动报警,并自动采取保护措施。现场PC采用一体式工控机进行数据的采集、处理、并实时显示在线颗粒的粒度分布,与中控室终端采用光纤通讯,能够保证在远距离和电磁干扰的情况下稳定传输数据,http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015102809315868_01_3049057_3.jpg1、 系统应用4.1 现场安装http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015102809324531_01_3049057_3.jpg如图3所示是微纳公司为南京某水泥生产线定制的矿渣微粉在线粒度测试系统现场。本项目目的是为了在线24小时连续监测某公司成品的粒度分布数据,为生产线提供调整依据。本项目分为以下几个系统:1、在线取样系统2、在线分散系统3、在线主机4、在线回料系统5、在线空气净化系统6、在线气体分配系统7、PLC控制系统8、工业PC测试系统(含在线粒度监测系统专用软件)9、远程传输与显示系统4.2 监测数据http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510280933_571202_3049057_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510280933_571203_3049057_3.png5、结论针对在线粒度测试方面的技术难点,本文结合微纳仪器在线粒度分析仪器进行了详细的分析研究,初步研究结果表明在线取样技术,封闭样品窗技术,远程通讯技术均满足了粉体粒度在线测试的需求。参考文献 蔡小舒,舒明旭,沈建琪,等.颗粒粒度测量技术及应用,北京:化学工业出版社,2010:128-142 胡荣泽.粒度仪的量化指标.水泥技术,2007(02):69-71.