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摘 要：本文介绍了燃煤锅炉煤质检测技术的研究概况和水平，探讨了现代燃煤锅炉煤质检测技术的方法和技术路线。
关键词：燃煤锅炉；煤质；检测技术
近年来，为了满足社会对电力的需求，燃煤电厂持续满负荷运转，甚至推迟应有的检修，这为电厂锅炉的安全运行埋下了隐患，增加了要求燃煤锅炉安全可靠燃烧的紧迫性。电厂煤质变动频繁、炉内燃烧参数整定困难等一些因素影响到火焰检测的准确性，容易使锅炉灭火、甚至引起炉膛爆炸等恶性事故，因此对炉膛内燃烧的煤粉火焰进行监测是必要的。本文旨在分析燃煤锅炉煤质检测技术方面的现状和存在的问题，从而找到判断不同煤质的特征，利用上位机软件，在线判定煤质好坏，利用锅炉内煤粉燃烧火焰热辐射在不同波段的特征，对采集到的信号进行分析，处理和建模，从而分析出燃烧的煤质的好坏，更好地实现燃煤锅炉煤质检测技术上的突破。
1 当前燃煤锅炉煤质检测技术研究概况及水平
1.1离线方法的不准确性判断 目前国内外对于煤质的研究主要是采用对少量煤粉进行工业分析、元素分析和氧弹法，根据得出的工业分析成分、元素分析成分和发热量，综合判定煤质的好坏，这是一种离线的方法，并不能现场得出当前燃烧的煤质好坏。国外极少数发电厂采用了射线的方法，在线检测煤质，但这种方法有较强的辐射，容易污染环境。尤其在采用采传感器技术、数字信号处理技术实现火焰信号的实时检测；通过检测到的火焰信号得到相关的煤质信息；依据相关的特征参数判断煤种着火燃烧特性等都存在研究应用的盲点。
1.2工程分析评价的全面体现 有一些发电厂采用煤质工程分析方法，即根据煤的分析数据、发电厂的工程数据，对从煤到电的每一个环节进行技术经济分析、综合评价的方法。这种方法其实是从煤的经济效益方面的评价，并没有对煤本身的品质进行评价。总的来说，目前国际上并没有一个统一的评价煤质的标准，总的发展趋势是模型的优化以及检测设备精确度的提高。评定煤质的方法是综合一维沉降炉着火实验、结渣实验结果和工业分析结果，判断电厂燃烧的煤质好坏。
2 现代燃煤锅炉煤质检测技术的方法和技术路线
2.1功能上的在线分析装置 煤质的变化会给锅炉燃烧带来很大影响，给运行调整带来更大的困难。如果能实时掌握入炉混煤的煤质数据，可根据锅炉设计的燃煤特性合理控制混配的煤种和比例，以求最大限度地满足锅炉安全运行要求。目前国内生产或代理的比较系统的煤质在线分析装置均能显示出煤的灰分、水分、热值这三项指标，能够满足上述几项电厂基本要求。此外，有些装置还可检测出煤中的碳、氢、氧、氮、硫等多种元素成分及灰中硅、铝、铁、钙、钾等成分含量。利用不同波段的光电二极管对锅炉内着火段的煤粉火焰进行检测，根据检测的结果对不同煤质火焰的特征进行分析、建模、预测，从而判断燃烧的煤粉的煤质。
2.2技术路线的探索升级 建立煤质数据库，避免重复的煤质判定，自行编制软件实现在线判定煤质整个实验系统由冷却装置，检测探头，信号处理电路，数据采集卡，PC机，以及上位机软件组成。冷却装置采用风冷，检测探头主要由石英透镜和四个光电二极管组成；信号处理电路包括每个光电二极管相应的驱动电路，滤波电路以及增益调整电路；数据采集卡使用的是美国国家仪器公司生产的数据采集器，上位机软件从USB口接收数据采集卡采集到的数据，并将数据传送到程序进行分析，判断。
2.3数据采集的精准完善 利用热电偶测量煤粉着火时的温度，炉子的体积小，炉内温度可以按照需要控制在一定的水平。最高温度可以达到2200K，能够承受的加热速度达到105度/秒和炉膛煤粉氣流的加热速度有相同的数量级，并且二者的加热方式相当，采用对流加热的方法，所以管式沉降炉能够很好地模拟实际锅炉的热力特性，并且试验所需的煤粉量很小，而且可以在反应区中的任何位置取样，测定煤粉在不同气氛，不同温度和不同区域内的反应速度。在数据采集卡上的应用上，通过16通道16位模拟量输入，采样率250kS/s，2路16位模拟量输出。
2.4煤质在线分析的结合点 在煤层的质量厚度比较小时，煤质监测仪的灵敏度随质量厚度的增加而增大，约在5g/cm2时达到最大，此后随质量厚度的增加而缓慢下降。利用锅炉内煤粉燃烧火焰热辐射在不同波段的特征，对采集到的信号进行分析，处理和建模，从而分析出燃烧的煤质的好坏，保证锅炉燃用煤质波动在一定范围内，为运行人员提供实时数据，及时进行合理运行调整，达到指导运行、优化燃烧的目的。防止锅炉结焦，优化吹灰程序，及时、合理地进行煤耗核算。
3 总结
煤质改变给现代经济发展尤其是电厂带来诸多的问题，譬如，煤质下降或燃煤某些参数的变化，可能造成锅炉机组的某些设备不能满负荷运行而限制锅炉的效率；煤质下降使电厂煤耗和厂用电率上升；煤质下降导致可用率下降。因此，必须综合考虑煤质变化对电厂的影响等等。从不同技术参数和数据掌握上来实现燃煤锅炉煤质检测技术的改善和提高，尤其是煤质在线分析系统的应用，在提高电力生产的安全性和经济性、实现过程控制方面具有极其重要的意义和巨大的经济潜力，可以进一步的研究和论证。
关键词：燃煤锅炉；煤质；检测技术
近年来，为了满足社会对电力的需求，燃煤电厂持续满负荷运转，甚至推迟应有的检修，这为电厂锅炉的安全运行埋下了隐患，增加了要求燃煤锅炉安全可靠燃烧的紧迫性。电厂煤质变动频繁、炉内燃烧参数整定困难等一些因素影响到火焰检测的准确性，容易使锅炉灭火、甚至引起炉膛爆炸等恶性事故，因此对炉膛内燃烧的煤粉火焰进行监测是必要的。本文旨在分析燃煤锅炉煤质检测技术方面的现状和存在的问题，从而找到判断不同煤质的特征，利用上位机软件，在线判定煤质好坏，利用锅炉内煤粉燃烧火焰热辐射在不同波段的特征，对采集到的信号进行分析，处理和建模，从而分析出燃烧的煤质的好坏，更好地实现燃煤锅炉煤质检测技术上的突破。
1 当前燃煤锅炉煤质检测技术研究概况及水平
1.1离线方法的不准确性判断 目前国内外对于煤质的研究主要是采用对少量煤粉进行工业分析、元素分析和氧弹法，根据得出的工业分析成分、元素分析成分和发热量，综合判定煤质的好坏，这是一种离线的方法，并不能现场得出当前燃烧的煤质好坏。国外极少数发电厂采用了射线的方法，在线检测煤质，但这种方法有较强的辐射，容易污染环境。尤其在采用采传感器技术、数字信号处理技术实现火焰信号的实时检测；通过检测到的火焰信号得到相关的煤质信息；依据相关的特征参数判断煤种着火燃烧特性等都存在研究应用的盲点。
1.2工程分析评价的全面体现 有一些发电厂采用煤质工程分析方法，即根据煤的分析数据、发电厂的工程数据，对从煤到电的每一个环节进行技术经济分析、综合评价的方法。这种方法其实是从煤的经济效益方面的评价，并没有对煤本身的品质进行评价。总的来说，目前国际上并没有一个统一的评价煤质的标准，总的发展趋势是模型的优化以及检测设备精确度的提高。评定煤质的方法是综合一维沉降炉着火实验、结渣实验结果和工业分析结果，判断电厂燃烧的煤质好坏。
2 现代燃煤锅炉煤质检测技术的方法和技术路线
2.1功能上的在线分析装置 煤质的变化会给锅炉燃烧带来很大影响，给运行调整带来更大的困难。如果能实时掌握入炉混煤的煤质数据，可根据锅炉设计的燃煤特性合理控制混配的煤种和比例，以求最大限度地满足锅炉安全运行要求。目前国内生产或代理的比较系统的煤质在线分析装置均能显示出煤的灰分、水分、热值这三项指标，能够满足上述几项电厂基本要求。此外，有些装置还可检测出煤中的碳、氢、氧、氮、硫等多种元素成分及灰中硅、铝、铁、钙、钾等成分含量。利用不同波段的光电二极管对锅炉内着火段的煤粉火焰进行检测，根据检测的结果对不同煤质火焰的特征进行分析、建模、预测，从而判断燃烧的煤粉的煤质。
2.2技术路线的探索升级 建立煤质数据库，避免重复的煤质判定，自行编制软件实现在线判定煤质整个实验系统由冷却装置，检测探头，信号处理电路，数据采集卡，PC机，以及上位机软件组成。冷却装置采用风冷，检测探头主要由石英透镜和四个光电二极管组成；信号处理电路包括每个光电二极管相应的驱动电路，滤波电路以及增益调整电路；数据采集卡使用的是美国国家仪器公司生产的数据采集器，上位机软件从USB口接收数据采集卡采集到的数据，并将数据传送到程序进行分析，判断。
2.3数据采集的精准完善 利用热电偶测量煤粉着火时的温度，炉子的体积小，炉内温度可以按照需要控制在一定的水平。最高温度可以达到2200K，能够承受的加热速度达到105度/秒和炉膛煤粉氣流的加热速度有相同的数量级，并且二者的加热方式相当，采用对流加热的方法，所以管式沉降炉能够很好地模拟实际锅炉的热力特性，并且试验所需的煤粉量很小，而且可以在反应区中的任何位置取样，测定煤粉在不同气氛，不同温度和不同区域内的反应速度。在数据采集卡上的应用上，通过16通道16位模拟量输入，采样率250kS/s，2路16位模拟量输出。
2.4煤质在线分析的结合点 在煤层的质量厚度比较小时，煤质监测仪的灵敏度随质量厚度的增加而增大，约在5g/cm2时达到最大，此后随质量厚度的增加而缓慢下降。利用锅炉内煤粉燃烧火焰热辐射在不同波段的特征，对采集到的信号进行分析，处理和建模，从而分析出燃烧的煤质的好坏，保证锅炉燃用煤质波动在一定范围内，为运行人员提供实时数据，及时进行合理运行调整，达到指导运行、优化燃烧的目的。防止锅炉结焦，优化吹灰程序，及时、合理地进行煤耗核算。
3 总结
煤质改变给现代经济发展尤其是电厂带来诸多的问题，譬如，煤质下降或燃煤某些参数的变化，可能造成锅炉机组的某些设备不能满负荷运行而限制锅炉的效率；煤质下降使电厂煤耗和厂用电率上升；煤质下降导致可用率下降。因此，必须综合考虑煤质变化对电厂的影响等等。从不同技术参数和数据掌握上来实现燃煤锅炉煤质检测技术的改善和提高，尤其是煤质在线分析系统的应用，在提高电力生产的安全性和经济性、实现过程控制方面具有极其重要的意义和巨大的经济潜力，可以进一步的研究和论证。