激光检测技术在电厂入炉煤化验的应用
靳先锋
华电章丘发电有限公司 山东济南 250200
[摘 要] 随着国家要求火电厂超低排放的要求，锅炉燃烧用煤要求的标准也越来越高，火电厂为了节约成本，进煤结构较为复杂，经过掺配后进入锅炉燃烧的煤质存在不确定性，传统入炉煤煤质人工检测方法不能实时的为锅炉燃烧调整提供依据。而激光煤质在线过程分析仪能实时对入炉煤煤质进行在线检测，其具有灵敏度高、抗干扰能力强、检测数据迅速、可实现无人值守、在现场操作简单且运行安全的特点。确保能实时监控入炉煤煤质，给锅炉燃烧调整提供依据，激光煤质在线过程分析仪效果明显，为燃煤电厂煤质分析提供了技术参考。
[关键词] 激光；过程分析技术；人工检测；光谱仪；数学模型
煤质的优劣对于火电厂锅炉燃烧条件的控制至关重要，对于不同需求下的成本控制必不可少，所以必须快速准确地进行煤质分析，以便合理、高效地利用煤。目前对于煤质的分析主要是进行离线检测，导致入炉煤数据获取不及时，取点少等问题，无法满足锅炉燃烧调整的需要，指导锅炉燃烧条件的事前调控，从而无法达到提高燃烧效率的目的，具有很大的局限性[1]。因此，有必要发展新技术—入炉煤在线煤质检测系统，以实现煤质的快速实时检测，检测入炉煤的各种具体参数，提高采样率，达到对锅炉的燃烧条件的精确控制，优化煤的燃烧率，减少炉膛结焦，减少非计划停机。
1 激光诱导击穿光谱仪的技术原理
激光诱导击穿光谱仪技术最早于上世界60年代被提出，经过50年来的发展技术已经越来越成熟。入炉煤在线煤质检测系统的关键核心设备——激光煤质在线过程分析仪的原理就是利用高能脉冲激光激发煤样产生等离子体，等离子体向外发射带有煤质信息的光谱被光谱仪收集处理，经过计算机进行过程分析之后得到准确的煤质信息。
2 入炉煤在线煤质检测系统的组成和工作流程
2.1 入炉煤在线煤质检测系统的组成
入炉煤在线煤质检测系统由采样装置、缩分装置、破碎装置、研磨装置、传送装置、干燥装置、连续压片制样装置、激光检测装置、弃样装置、总控制系统及辅助设备等组成，其中总控制系统可对采样、压片、传送、检测等设备全过程实时控制。
2.2 入炉煤在线煤质检测系统的工作流程
入炉煤在线煤质检测系统的工作流程为：
对于测量方程是在雷达测量球坐标系建立的，但是可以采用修正无偏转换到直角坐标系中，以位置分量来表示观测量，则可以得到伪观测方程为
过程仪器校准技术是在线过程分析技术的一个重要领域，是对过程参数精确测量的基础。进行仪器校准是从响应信号与物质成分关系中提取一个描述仪器特征的数学模型。假定这种关系不变，则只需少数几个样就可对仪器进行校准。
采样机从皮带处采到＜13mm的原煤，输送到制粉机，制粉机通过缩分、破碎、研磨、烘干等操作制得＜0．2mm煤粉，煤粉经过皮带被输送至压片机料斗。压片机将煤粉推送到液压模具中，压片机压头下压将煤粉压制成直径约32mm厚度5mm的煤饼。传送推杆将煤饼输送到已经在等待的样品台，样品台检测到煤饼被输送到位后将会进行自动对焦，对焦完成后对煤饼进行检测。检测数据实时发送到系统控制软件中。通过煤质分析专用本地网络，煤质信息数据被实时传输到控制室。
3 激光煤质在线过程分析仪的校准
江苏省明确规定“结合我省新一轮药品集中采购工作进展，第二批竞价采购、议价采购、限价挂网采购药品，自采购结果执行之日起同步执行‘两票制’”，照此实施，留给药品批发企业的时间十分有限，其现有库存中不符合“两票制”的药品，在“两票制”全面执行后应如何处理？如这类库存药品不能销往公立医疗机构，企业将面临巨大的经济损失。
4 数据分析对比
以灰分为例，将已知道化验值的25份煤粉样送入激光检测系统进行检测，得出的结果与已知值进行比对，25份已知煤粉样平方和为7462．82，激光检测分析值平方和为7509．62，准确度为0．3236，方差为0．0225，标准差为0．15，精密度为0．3096。从对比结果中可以看到，灰分的准确度和精密度能满足指导锅炉燃烧调整的要求。
5 应用实例
华电章丘发电有限公司对二期入炉煤采样室进行升级改造后，实现了入炉煤在线煤质检测系统及时自动完成煤样的缩分、破碎、研磨、烘干、输送、压饼、分析、弃料等工艺流程。该项目是全国首家安装基于激光诱导击穿光谱仪技术的入炉煤在线检测系统，其舍弃了传统煤质化验分析主要依靠离线人工采样、人工制样和人工化验分析的工艺，解决了工序繁琐且耗时长，不能及时反馈煤炭信息的弊端，达到了实时监测入炉煤煤质变化的目的，并根据入炉煤煤质的变化情况，给锅炉燃烧调整提供了依据。
6 结语
入炉煤在线煤质检测系统能够及时自动的完成煤样的缩分、破碎、研磨、烘干、输送、压饼、分析、弃料等工艺流程，成功将激光诱导击穿光谱仪技术融入了系统当中[2]。经过一段时间的调试运行，入炉煤在线煤质检测系统能够及时的将分析数据上传至输煤控制室和运行集控室，数据能满足指导锅炉燃烧调整的要求，达到了通过实时监测入炉煤质变化的情况进行锅炉燃烧调整的目的。
2018年10月11日，雅马哈株式会社社长中田卓也、全球营业本部本部长山口静一等一行亲临展会现场，在雅马哈（中国）公司总经理鹤见照彦、钢琴营业部部长刘朋、客户服务部部长新美哲嗣等的陪同下视察了雅马哈钢琴展区。
参考文献：
[1]邢涛．基于激光诱导击穿光谱技术的电厂入炉煤煤质在线检测技术研究 [J]．发电与空调 ，2017，38(05)：11-15．
[2]胡志裕，张雷，尹王保，马维光，董磊，贾锁堂．激光诱导击穿光谱技术在燃煤电厂及土壤污染物在线检测中的应用研究[J]．大气与环境光学学报 ，2013，8(01)：26-35．
[中图分类号] E933．43
[文献标识码] A
作者简介 ：
靳先锋，男，助理工程师，火电厂燃料运行专工，华电章丘发电有限公司运行分场。