摘 要：火力发电作为当前我国发电的最主要形式，已经开始向以成本和效益为核心的市场型企业进行转变，为了有效的降低生产成本，在煤种选择时多数情况下以低质煤和混配煤为主要的燃料，这就必然导致锅炉燃烧会受到入炉煤质变化的影响，特别是对于锅炉燃煤与设计煤种产生较大偏离时，则会增加锅炉运行调整的难度。所以利用煤质在线分析系统，可以确保电厂锅炉安全、经济的运行。文章分析了煤质在线分析装置的功能，并进一步对在线测量系统的技术原理进行了具体的阐述。
关键词：火电厂；煤质；在线分析；技术应用
前言
火电厂为了有效降低生产成本，在生产过程中往往会改烧低质煤或是混配煤，这已是当前很多电厂在降低成本时首要考虑的问题，由于入炉煤质发生了较大的变化，这样势必会对锅炉的燃烧状况带来一定的影响，对锅炉运行调整带来了较大的难度。长期以来火电厂往往是采用采样化验来对煤质进行检测，虽然这种方法能够对煤质的精度进行有效的分析，但由于在采样过程中会存在一定的误差，而且分析结论需要较长的时间，这对于锅炉的实时燃烧调整和优化运行是十分不利的。所以对于煤质检测上迫切需要应用在线分析煤质的新技术，这样可以有效的改善火电厂由于燃料资源质量不稳定或是多样化所给锅炉燃烧和制粉系统运行的安全性带来的影响，确保电厂能够安全、经济的运行。所以通过对整个燃烧过程中进行有效的监测，这样可以根据燃烧的质量来进行配煤，而且对燃料效率和污染物排放也能够实现有效的监测，从而实现对入炉煤进行实时分析测量，确保能够实时对煤炭的质量进行控制。煤质在线检测技术的应用有效的解决了这一问题，确保了煤质的科学性和可靠性，使电厂生产的安全性和经济性得以较大程度的提升，能够产生巨大的经济效益。
1 煤质在线分析装置的功能
1.1 控制燃料成本
煤质在线分析装置可以用于入厂煤的分析当中，此装置可以对电厂来煤的灰分、水分和热值等一些重要指标都可以以分钟为单位将具体的指标数据进行显示，这样就可以根据机组的燃煤特点来对购煤参数进行有效的控制，确保电厂能够购置符合其生产特点的煤质，对于燃烧成本的控制也具有极其重要的意义。
1.2 控制混煤特性
由于从生产成本角度考虑，目前很多电厂都选择混配煤来做为燃料，由于入炉煤质发生了较大的变化，这就导致锅炉燃烧会受到较大的影响，而利用煤质在线分析装置，可以实现实时对入炉混煤的煤质数据进行掌握，配制符合锅炉燃煤设计的混煤，确保锅炉能够安全、经济的运行。
1.3 指导运行，优化燃烧
电厂锅炉安全稳定的运行，受到煤质变差或是频繁波动的影响较大，所以利用煤质在线分析装置可以对电厂入炉煤质量进行有效的控制，确保各关键性指标能够满足设计煤质的要求。这样运行人员就可以对锅炉运行工况进行科学的调整，优化制粉系统的运行，对风煤比进行合理的调整，实现锅炉优质高效的燃烧。
2 煤质在线分析技术原理
2.1 水分分析
长期以来都是通过红外线、电导和电容法等来对作为煤质的水分测量技术，但由于在测量过程中各项参数会受到多种因素的干扰，所以无法广泛的进行应用。目前利用微波技术制造的工业在线水分测定仪，是利用微波在穿透煤层时由于强度和速度降低而产生的衰减和相移来对水分进行确定，目前微波水分仪其工作频率范围较宽，对于多次反射下的谐振干扰现象具有较好的抑制作用，同时微波水分仪中又加入了闪烁计数器和射线测量质量补偿单元，这样就对煤层厚度和规程密度的变化的影响起到了良好的规避作用，所以目前在负荷不断变化的输煤皮带上也可以对煤中的水分进行测量。
2.2 灰分分析
2.2.1 双能γ射线测量灰分。双能γ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γ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γ射线穿过煤层时，可燃组分中的各元素吸收效应较弱，γ射线衰减系数小；反之，灰分中各元素吸收效应较强，低能γ射线衰减系数也大。
2.2.2 中子诱发瞬发γ射线法测量灰分。中子诱发瞬发γ射线法是核技术在煤质在线分析方面的应用，主要是基于中子与煤的核反应，其中在煤质分析中最重要的是以下两种。
一是快中子非弹性散射，测量煤中C和O的含量；二是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。
2.2.3 快速γ中子活化技术测量灰分。快速γ中子活化分析技术（PGNAA）是国际上较先进的能够实现在线分析确定煤中灰主要成分的技术。煤中灰分含量和煤中矿物质元素之间有一定关系。作为放射源的热中子可以激发被测煤样中各元素的原子核，使其处于不稳定的高能激发态。这些激发态原子核跃迁到稳定的基态或较稳定的低能态时放出γ射线。分析仪的探测器根据γ射线能谱检测煤中硫、硅、铝、铁、钙、钛、钾等元素的含量，继而得到煤的灰分。
2.3 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。
2.4 各种测量原理的比较
2.4.1 测定精度。双能γ射线法的测量精度为0.5～1%。与其相比，中子活化技术的测量精度较高。
2.4.2 煤种相关性。利用双能γ射线法时，由于其标定与煤种存在着紧密的联系，而且还对煤中铁和钙元素具有极强的敏感性，所以一旦电厂所选择的煤中含有铁和钙等元素，且处于较大的变化范围时，这时如果利用双能γ射线进行测量，则会导致较大的误差产生，所以相对来讲，中子活化技术具有更好的适应性。
2.4.3 防护要求。相对于γ射线而言，利用中子来进行防护时，虽然一样能够达到防护的要求，但由于其具有较强的穿透力，这必然会给人体带来更大的伤害。所以当利用中子来进行屏蔽防护时则需要利用水和石蜡等含氢物质、镉片及铝片来加强防护，利用这些物质组成的共同防护实现屏蔽保护功能。
2.4.4 中子源。大多数的PGNAA分析仪采用同位素中子源，它是一种自发裂变中子源，平均能量2.5MeV，半衰期为2.5年，之后直接更换中子源。发电设备不工作时辐射安全性较好，标定后不需额外维护，所以在正常工作时分析仪周围不需要操作或维护人员。设备周围的屏蔽主要采用碳氢元素。但Cf252的造价高，中子通量也容易波动。
3 结束语
利用煤质在线分析系统，有效的提高燃用煤质的快速分析，确保了电力生产安全和经济，实现了过程控制，具有较大的经济潜力，但由于煤质在线分析系统还具有主要无件寿命和放射源的危险性问题，而且投资也较大，可以借鉴的应用经验较少，所以在电厂采用该系统前需要进行详细的论证分析，确保上马后能够发挥其作用，为电厂带来更好的经济效益。
参考文献
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