甘丹

摘 要：我国煤炭储量丰富，经济的快速发展带动了各行各业对能源的消耗，在所消耗的能源中煤炭占绝大部分，近年来，各地中小煤矿在市场的需求下，相继的加大了开采的力度来保证电厂的供电需求。但煤炭的质量对锅炉燃烧的安全性有着直接的影响，也关系到电厂的安全运行。因此在煤炭整个燃烧过程中进行有效的监测，可以有效的确定煤炭的燃烧效率和污染物排放的情况，为保证和控制燃烧质量具有十分重要的意义。文中针对煤质在线分析技术原理进行了分析，并进一步对煤质在线检测技术在燃煤电厂的发展前景进行了具体的阐述。

关键词：煤质在线检测；技术分析；发展前景

为了保证电厂生产的安全性和经济性，对燃料质量进行分析检测具有极其重要的意义，同时对电厂经济效益的实现也具有极大的推动作用，目前在对煤质进行测量时，通常应用在线实时检测技术，从而可以快速、准确的对入炉煤进行实时的分析测量，对煤的燃烧情况进行科学的分析，从而有效的把握和控制煤炭质量的目的。

1 煤质在线分析技术原理

在长期对煤质的工业分析中，一直沿用传统的烧灼法来进行检测，随着科学技术的快速发展，目前检测技术有了较大的发展和改进，现国际上多采用在线分析技术来对煤质进行检测。此检测技术大致可分为：对水分的检测用微波技术在线测量；对灰分的检测通过双能Y射线衰减技术在线检测；对于灰分及各种元素成分的检测多采用中子诱发瞬发Y射线技术；同时对于水分、灰分和硫分的检测目前采用快速Y中子活化技术（PGNAA）。另外将PGNAA技术与测水仪相结合，还可确定水分、热值等指标。

1.1 水分分析

在传统的采用红外线、电导或电容法等水分测量技术中，在测量过程中会不同程度的受到多种干扰参数的影响，从而影响了测量的准确性，不利于广泛的进行推广。随着科学技术的发展，微波技术得到了广泛的应用，工业在线水分测定仪很好的把微波技术进行了应用，通过微波信号在引起自由水分子旋转时强度和速度的降低，即根据微波发生的衰减和相移来测出煤质的水分。

当微波技术刚应用在水分仪上时，只能在一种频率下进行测量，同时对煤质的状态也有一定的要求，随着微波技术的发展，目前微波水分仪可以在不同频率下进行测量，同时对于多次反射所引起的谐振干扰也有一定的抵制作用。另外，目前的微波水分仪加入了闪烁计数器和在屏蔽容器内的放射源组成的射线测量质量补偿单元，基本上克服了煤层厚度和堆积密度变化的影响，同时，对于输送带上的运动中的煤质也能有效的检测出其中的水分情况。

1.2 灰分分析

煤质在线监测装置所采用的放射源有中子源和Y射线源两种，其中以中子源为放射源的设备所采用的原理又分为中子诱发瞬发、射线技术与快速中子活化技术。

1.2.1 双能Y射线测量灰分

双能Y射线快速测灰仪一般采用镅（Am241）作为低能放射源，铯（Cs137）作为高能放射源。

低能Y射线穿过物质时的减弱强度随物质的原子序数增大而增大。煤中挥发分与固定碳为可燃组分，由原子序数较小的原子组成，而灰分是不可燃组分，主要由硅、铁、钙等原子序数较大的原子组成。当Y射线穿过煤层时，可燃组分中的各元素吸收效应较弱，Y射线衰减系数小；反之，灰分中各元素吸收效应较强，低能射线衰减系数也大。高能Y射线吸收率与煤单位面积重量有关。这样利用高、低两种能量的射线，经闪烁探测器测量穿过煤炭后的射线强度，就可显示煤中的灰分含量。

1.2.2 中子诱发瞬发Y射线法测量灰分

中子诱发瞬发射线法是核技术在煤质在线分析方面的应用。元素成分的核分析方法主要是基于中子与煤的核反应，主要有弹性散射等6种形式，其中在煤质分析中最重要的是以下两种：快中子非弹性散射，测量煤中C和O的含量；热中子辐射俘获反应，可测得煤中大部分元素的含量，如H、Ca、N、Fe等。

1.2.3 快速Y中子活化技术测量灰分

快速Y中子活化分析技术（PGNAA）相对X射线而言，PGNAA的穿透力更强，可以穿透整个样品，从而实现全煤流分析，获得有代表性的数据。

1.3 煤的发热量

煤中灰分和发热量之间有很好的相关性，目前无论是国产设备还是国内代理的引进设备。都是通过回归方程由灰分值计算出煤发热量。

1.4 各种测量原理的比较

主是从测定精度、煤种相关性、防护要求及测量指标等方面进行比较。中子活化技术的测量精度较高，同时不会像双能Y射线法因铁、钙的变化而产生较大的误差，在煤质测量时可测得多种元素成分，但其对因中子穿透力强，对人类的危害较大，因此在使用时对屏蔽防护较高。

2 煤质在线分析技术在燃煤电厂的发展前景

目前我国在煤质检测技术上还沿用传统的检测方法，随着国外煤质在线分析仪在火力发电厂的成功应用，对我国电力行业和仪表制造业在检测技术上有极其重要的促进技术，但在短期情况下，我国使用煤质在线分析仪的电厂还较少，这主要是由于受到投资和造价方面的制约，但从长期来看，煤质在线分析仪的应用是未来电厂煤质检测的发展趋势，其可以有效的节约能源，适合当前时代发展的需求，对电厂锅炉在使用过程中的燃烧率有了较大的提高，这就在很大程度上降低了电厂的生产成本，提高了其经济效益。

现在对煤炭的消耗量主要以发供电过程中所消耗的量较大，由于以往在发供电过程中无法正确的计算出实际的煤耗需要，因此在电厂管理上一旦存在漏洞，无法通过煤耗的偏差情况分析出来，从而造成电厂经济上损失。如果采用煤质在线分析系统，则可以准确的计算出发供电煤耗的需要，并通过煤耗偏差分析出管理上的漏洞，从而加强了电厂对能源的管理水平，同时正平衡运算数据，取得单位时间的煤质数据，可以有效的提高电厂的锅炉燃烧率，从而进一步达到节能增效、减排的效果，不仅有利于环境的保护，同时还为电厂经济效益的实现提供了技术基础。目前煤质在线检测技术已越来越受到国内电厂的关注，相信在不久的将来，煤质在线检测技术将在电厂广泛的使用。

3 结束语

经济的发展，对电能的需求量呈不断上升的趋势，同时对供电的质量也有了更高的要求，电厂在运行过程中，不仅需要考虑供电的可靠性，同时对供电的经济性也要进行重点考虑。因此，电厂不仅需要在设备上进行优化，同时在对煤质检测技术上也要实现优化，从而提高电力生产的安全性和经济性。煤质在线分析系统对电厂入厂煤和入炉煤的分析上，可以有效的保证电厂的燃煤质量，保证锅炉所用的煤质可靠、安全，同时可以为运行人员在操作过程中提供实时的数据，对运行进行科学的调整，达到高效运行的目的。在提高燃煤电厂在对煤炭的消耗过程中实现了有效控制具有极其重要的意义。

参考文献

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