专利名称：一种煤质成分实时测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤质检测技术领域，特别涉及一种煤质成分实时测量装置。
背景技术：
随着我国电力工业的迅速发展，大容量燃煤锅炉机组已成为火力发电的主要机 组。近年来，锅炉机组运行的安全性和经济性问题日益突出，尤其是锅炉燃用煤种不稳定所 带来的一系列问题，严重地制约着机组安全经济运行。由于受采购、中转、运输等方面的影 响，大多数火力发电厂的燃煤质量得不到保证，锅炉所燃用的煤种繁多，且经常变化。煤种 多变已成为影响火电厂燃煤机组安全经济运行的主要症结之一。目前，燃煤电厂普遍的煤 质分析方法是经过采样、缩分、制样、化验等环节，这一过程一般需要8小时以上的时间，同 时还存在着突出的煤质分析取样代表性问题(尤其经常燃用混煤的电厂问题更突出)。锅 炉运行人员因没有快速、准确的煤质分析手段，无法及时掌握煤质情况及采取对应调整措 施，由于煤种变化造成锅炉出力不足、热损失较大、制粉能力下降，锅炉结焦、积灰、熄火放 炮等情况时有发生。除煤质对安全经济运行有影响外，煤质测量问题也是严重影响燃煤结 算、煤场管理、成本核算等电厂的核心问题之一。火电厂燃煤煤质的实时准确测量对电厂燃煤结算、煤场管理、燃烧调整、成本核 算、安全节能等具有关键作用，但煤质成份在线测量一直是国内外煤炭和电力行业一个重 大技术难题。因此，如何设计一种实时测煤的测量装置，是本领域技术人员所欲研究的方向 所在。
发明内容本实用新型的主要目的是提供一种煤质成分实时测量装置，本装置是通过测量锅 炉、磨煤机以及空气预热器等烟道运行参数，间接实现入炉煤元素分析和发热量的实时监 测系统。为了达到上述目的，本实用新型提供一种煤质成分实时测量装置，其包括一流量计，所述的流量计用于监测一水平烟道内的烟气流量；—烟气采样装置，所述的烟气采样装置用于采样所述水平烟道的烟气；一气罐及过滤系统，其与所述的烟气采样装置相连，用于将所述的烟气采样装置 所采集的烟气进行收集及过滤；一气体分析装置，其与所述的气罐及过滤系统相连，用于分析所述过滤后的烟气； 其中，所述的气罐及过滤系统及所述的气体分析装置均设置在一测量小屋内。较佳的实施方案中，所述的流量计为文丘里流速和流量测量仪。较佳的实施方案中，所述的气罐及过滤系统是通过一伴热管与所述的烟气采样装 置相连。较佳的实施方案中，所述的气体分析装置通过一气体分析导管与所述的气罐及过 滤系统相连。[0013]较佳的实施方案中，所述的气体分析装置为一气体分析仪，用于分析及监测所述烟气中的S02，CO2, CO, NOx气体。较佳的实施方案中，还包括一激光测尘仪，该激光测尘仪用于测量所述水平烟道中烟气粉尘浓度。较佳的实施方案中，还包括一测氧系统，其用于测量所述水平烟道中氧气的含量。较佳的实施方案中，还包括一气体采样系统，该气体采样系统用于采集多种气体，所述的气体采样系统包括一红外测量一次传感器、采用探头及探头控制器。较佳的实施方案中，在所述的测量小屋内，还设置一稀释空气系统，该稀释空气系统用于取样的烟气的净化再测量，所述的稀释空气系统包括一空气净化装置、一除水器及 一缓冲罐。较佳的实施方案中，还包括一校准系统，该校准系统用于系统运行较长时间后，对装置中的器件的精度进行校验，以确保测量结果不会出现偏移。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于本装置是通过测量锅炉、磨煤机以及空气预热器等烟道运行参数，可间接实现入炉煤元素分析和发热量的实时监测，并具有 较好的效果。
图1为本实用新型煤质成分实时测量装置组成示意图；图2为本实用新型数据采集部分示意图。附图标记说明10_流量计；20-水平烟道；30-烟气采样装置；40-气罐及过滤系 统；41-伴热管；50-气体分析装置；51-气体分析导管；60-空压机；70-标气瓶；80-电控 柜；81-测量导线；9-测量小屋；101-数据采集卡；1011-通道选择电路；1012-程控增益放 大器；1013-A/D转换器；1014-光电隔离电路；102-计算机。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。如图1所示，为本实用新型煤质成分实时测量装置组成示意图，其包括一流量计10，所述的流量计10用于监测水平烟道20内的烟气流量，其中，所述的 流量计10为文丘里流速和流量测量仪；文丘里流速和流量测量仪连接处来的都是模拟电 信号，其经过模数(A-D)转换到达工控机，经工控机的处理进入计算机。一烟气采样装置30，所述的烟气采样装置30用于采样所述水平烟道20的烟气；—气罐及过滤系统40，其与所述的烟气采样装置30相连，其用于将所述的烟气采 样装置30所采集的烟气进行收集及过滤；其中，所述的气罐及过滤系统40是通过一伴热管 41与所述的烟气采样装置30相连，并且所述的气罐及过滤系统40设在一测量小屋9内。一气体分析装置50，其与所述的气罐及过滤系统40相连，用于分析所述过滤后的 烟气；其中，所述的气体分析装置50可通过气体分析导管51与所述的气罐及过滤系统40 相连；所述的气体分析装置50可为一气体分析仪，用于分析及监测所述烟气中的S02，CO2, CO, NOx等气体，所述的气体分析装置50也设于测量小屋9内。在所述测量小屋9内还设置一空压机60及一标气瓶70，空压机60是用来进行吹扫清洁的，提供压缩空气；标气瓶70是为了保证经过一段时间的气体测量后，为了保测量的精度而提供的校核用的标准气样本；还包括一电控柜80，该电控柜80是一安装设备的架 子，是数据采集安装计算机、采样测量装置、密闭保护采集系统所必需的。所述的电控柜80 通过测量导线81与所述的流量计10相连。本实用新型通过流量计10及烟气采样装置30连续检测水平烟道20里的烟尘、二 氧化碳、氮氧化物、一氧化碳浓度和排放总量等，系统每30秒从各数据通道采集一次数据。 为保证系统数据采集的连贯性，一致性和完整性，用专用数据采集卡完成数据采集以及模 数转换功能。数据采集卡从各分析仪器上采集到模拟信号，将其转换成数字量输入到计算 机中进行处理。如图2所示，为本实用新型数据采集部分示意图，所述的数据采集部分为一数据 采集卡101，该数据采集卡101包括通道选择电路1011，程控增益放大器1012，A/D转换器 1013，光电隔离电路1014，采集后的模拟数据经过通道选择电路1011进入A/D转换器1013 转换为数字数据，然后经光电隔离电路1014进入计算机102，由计算机102进行处理。由现场计算机输入控制信号通过PLC控制测量仪器每30秒钟记录一次数据，返回 给现场计算机进行计算并输入数据库。由于烟气数据与入炉煤量数据在时间上并不完全对 应，烟气数据与入炉煤数据的延迟时间可通过各自的数据曲线对比确定或由经验判断，在 此模拟锅炉燃烧情况取与入炉煤数据相隔30秒钟的烟气数据相对应并且取各项数据在10 分钟内的平均数据进行计算。烟气数据与入炉煤数据的延迟时间也由不同型号锅炉的经验 数据确定。本实用新型还可包括一激光测尘仪，该激光测尘仪用于测量水平烟道20中烟气 粉尘浓度，其测量结果通过数据采集卡101传输给计算机102进行处理。本实用新型还可包括一测氧系统，其用于测量水平烟道20中氧气的含量，其测量 结果也是通过数据采集卡101传输给计算机102进行处理。本实用新型还包括一气体采样系统，该气体采样系统可采集多种气体，其包括一 红外测量一次传感器、采用探头及探头控制器等，其测量结果通过数据采集卡101传输给 计算机102进行处理。在所述的测量小屋9内，还设置一稀释空气系统，该稀释空气系统用于取样的烟 气的净化再测量，由于烟气中含有水分将不可避免的影响测量效果，所述要先进行除湿，因 此，所述的稀释空气系统可包括一空气净化装置、一除水器及一缓冲罐。所述稀释空气系统 的测量结果通过数据采集卡101传输给计算机102进行处理。本实用新型还可以包括一校准系统，该校准系统用于系统运行较长时间后，对上 述器件的精度进行校验，以确保测量结果不会出现偏移。综上所述，本装置是通过测量锅炉、磨煤机以及空气预热器等烟道运行参数间接 实现入炉煤元素分析和发热量的实时监测技术。它首先利用煤质的组成特性和物质守恒原 理，建立煤质元素成分与烟气成分之间的平衡方程，再由煤质元素成分计算发热量，结合烟 气参数和锅炉参数计算锅炉效率，并且由需要测量的参数出发，选取适当的烟气成分分析 仪、流量仪等测量设备，构建一套完整的监测烟气参数和为计算煤质成分服务的在线监测 系统，它不但包括硬件传感器等测量仪器，而且提供了一套计算软件，可以实时获取烟气、 煤质等锅炉运行相关的参数以及建立历史数据的数据库，最后利用锅炉效率和其他锅炉运行参数建立煤质分析模型，得到元素分析结果和发热量值。因此，本实用新型最终实现的功能有1、实时监测烟气成分02、C02、C0、S02、S03、N0、N02、H20 ；2、实时监测烟气流量、温度；3、实时给出锅炉效率、推算汽机效率、发电机效率；4、实时给出机组标准煤耗、实际煤耗、当前入炉煤量、发电成本等；5、实时给出入炉煤发热量、煤质成分(元素分析)参数；6、实时评价入炉煤安全性指标、经济性指标、环保性指标；7、借助风粉在线测量数据，对锅炉配风运行提出指导意见。[0047]以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化， 或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，其包括一流量计，所述的流量计用于监测一水平烟道内的烟气流量；一烟气采样装置，所述的烟气采样装置用于采样所述水平烟道的烟气；一气罐及过滤系统，其与所述的烟气采样装置相连，用于将所述的烟气采样装置所采集的烟气进行收集及过滤；一气体分析装置，其与所述的气罐及过滤系统相连，用于分析所述过滤后的烟气；其中，所述的气罐及过滤系统及所述的气体分析装置均设置在一测量小屋内。
2.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，所述的流量计为 文丘里流速和流量测量仪。
3.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，所述的气罐及过 滤系统是通过一伴热管与所述的烟气采样装置相连。
4.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，所述的气体分析 装置通过一气体分析导管与所述的气罐及过滤系统相连。
5.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，所述的气体分析 装置为一气体分析仪，用于分析及监测所述烟气中的S02，CO2, CO, NOx气体。
6.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，还包括一激光测 尘仪，该激光测尘仪用于测量所述水平烟道中烟气粉尘浓度。
7.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，还包括一测氧系 统，其用于测量所述水平烟道中氧气的含量。
8.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，还包括一气体采 样系统，该气体采样系统用于采集多种气体，所述的气体采样系统包括一红外测量一次传 感器、采用探头及探头控制器。
9.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，在所述的测量小 屋内，还设置一稀释空气系统，该稀释空气系统用于取样的烟气的净化再测量，所述的稀释 空气系统包括一空气净化装置、一除水器及一缓冲罐。
10.根据权利要求1所述的一种煤质成分实时测量装置，其特征在于，还包括一校准系 统，该校准系统用于系统运行较长时间后，对装置中的器件的精度进行校验，以确保测量结 果不会出现偏移。
专利摘要本实用新型提供一种煤质成分实时测量装置，其包括一流量计，所述的流量计用于监测一水平烟道内的烟气流量，一烟气采样装置，所述的烟气采样装置用于采样所述水平烟道的烟气；一气罐及过滤系统，其与所述的烟气采样装置相连，用于将所述的烟气采样装置所采集的烟气进行收集及过滤；一气体分析装置，其与所述的气罐及过滤系统相连，用于分析所述过滤后的烟气；其中，所述的气罐及过滤系统及所述的气体分析装置均设置在一测量小屋内。本装置是间接实现入炉煤元素分析和发热量的实时监测系统。
文档编号G01N1/34GK201561969SQ20092027192
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者周英彪 申请人:周英彪
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