[发明专利]飞灰含碳量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及热工控制领域，具体地，涉及一种飞灰含碳量测量方法。

背景技术

在燃煤电厂的实际生产过程中，由于技术或经济上的原因，许多重要技术参数和经济参数无法用常规的传感器直接测量，严重影响燃煤电厂经济运行。飞灰含碳量是火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的一个重要指标，它反映了燃煤机械未完全燃烧损失的大小。目前，飞灰含碳量在线检测方法有灼烧失重法和微波检测法。

灼烧法失重法测量技术是中国电力工业标准《飞灰和炉渣可然物测定方法》及《煤的工业分析方法》中的相关方法，当含有未燃尽碳的灰样在规定的高温下经灼烧后，由于灰样中残留的碳被燃尽后使灰样的质量出现了损失，利用灰样的烧失量作为依据计算出灰样中的含碳量，

含碳量的质量(％)＝[灼烧前灰样加坩埚的质量(g)—灼烧后灰样加坩埚的质量(g)]/[灼烧前灰样加坩埚的质量(g)—收灰前坩埚的质量(g)]。

图1示出了采用灼烧失重法测量飞灰含碳量的装置结构框图。如图1所示，灼烧失重法的主要工作流程是将烟道中的灰样通过振动器和取样器收集到测量单元的坩埚中，由升降机构将坩埚放置于旋转托盘，再由测量单元内部的执行机构将装有灰样的坩埚送入灼烧装置(如，电炉加热器)进行高温灼烧，电子天平实时测量收灰前、收灰后及灼烧后的重量信号，控制单元对接收到的重量信号进行计算，获得飞灰的含碳量并在控制单元的显示屏上进行显示，其中可以使用手动控制盒控制控制单元进行计算或显示。灼烧后的灰样通过系统的排灰机构和真空发生器排放回烟道中。

然而灼烧失重法在现场应用中存在下列一些问题：

(1)取样问题。装置取样速度慢，所以取样时间长，灰样冷却较快，容易堵灰。

(2)微波炉加热问题。首先不能达到实验室加热温度(电力工业标准《飞灰和炉渣可然物测定方法》中提出应在810±10℃下进行灼烧，慢灰要1小时，快灰要30分钟)，灼烧温度、时间不能达到要求，并且由于微波加热特性和坩埚盛灰的最低要求制约使得灰样厚度超出范围，因而只能对坩埚内的灰样外表面完全灼烧，而内部为原灰样。其次，不能按规程先烘干水分(因受烟道中温差变化因素，飞灰有时会出现结露现象)，在灼烧测挥发量，所以失重变化数据中有水分变化因素。

(3)称重问题。电子天平安装在现场测量柜中进行实时称重，锅炉运行导致电子天平一直振动，无法保证正常测量精度。

(4)机械问题。此类装置一般有非常复杂的机械装置和电机、齿冷等转动部件，使用中经常出现坩埚破碎、机械故障、电机故障及坩埚工位错误等各种机械故障，由于设备故障会涉及到复杂的机械装置、电气电子装置、气路、灰路系统，即使有专人维护，也难以解决错综复杂的问题。

(5)时间滞后问题。装置取样速度慢，并需要机械运转、称重、灼烧，使得检测周期时间长。

所以，灼烧失重法的在线检测装置在现场使用中具有检测滞后时间长、灰样不能烧透、称重不准确、堵灰、机械故障率高的缺陷，维护要求高、难维护。

微波检测法的原理为：因为飞灰可燃物主要成份是碳及碳的介电常数，微波测试单元可利用固定频率发射能量衡定的微波信号，飞灰中可燃物的含量越高，吸收微波能量的作用就越强。

微波检测法的系统可采用无动力飞灰取样器，自动将烟道中的灰样收集到微波测试装置的测量管中，由灰位控制器自动判别收集灰位的高度。当收集到足够的灰样时，系统对飞灰含碳量进行微波谐振测量。控制装置打开电磁阀接入压缩空气吹扫已分析完的灰样，根据程序设定或手动设置，飞灰可以自动经采样管道吹回烟道或者送入收灰容器，以便于化学分析化验。

由于不同物质的频率特性不同、飞灰中物质组成复杂，且煤种变化时主要是矿物质变化使得微波检测法在煤种变化时不能检测飞灰含碳量变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞灰含碳量测量方法，用于实现飞灰含碳量的在线测量，提高机组运行的安全性和经济性。

为了实现上述目的，本发明提供一种飞灰含碳量测量方法，该方法包括：根据飞灰含碳量的历史数据值及对应于所述历史数据值的辅助变量值建立历史数据样本集合；在所述历史数据样本集合中选取与当前工况相近的第一样本集；根据所述第一样本集中的辅助变量值和飞灰含碳量值拟合针对辅助变量的加权系数；以及根据当前工况的辅助变量值及所述加权系数计算所述当前工况的飞灰含碳量。

优选地，所述在所述历史数据样本集合中选取与当前工况相近的第一样本集包括：计算所述当前工况的辅助变量值与所述历史数据样本集合中每一样本的辅助变量值的相关系数；以及选取大于第一阈值的相关系数所对应的样本组成所述第一样本集。