飞灰测碳技术简介(正达电力1412)
常用飞灰含碳量检测技术比较
常用飞灰含碳量检测技术比较目前国内飞灰含碳量在线检测装置有微波检测法和灼烧失重法。
一、微波检测法又分为：微波衰减（吸收）法和微波谐振法。
1.1微波衰减（吸收）法测碳原理——检测信号功率（强度）变化（我厂一期4*125MW 采用的产品）1.1.1 电磁波在传输过程中，不论遇到何种电介质都要产生能量的损耗。
即任何介质对电磁波都有吸收的特性，只是物质的介电常数、介质损耗、传输特性不同对电磁波的吸收强弱不同。
这是电磁波的一种公认特性。
因为飞灰可燃物主要成分是碳及碳的介电常数，微波测试单元就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。
所以，这种检测方法对煤种变化影响不大。
1.1.2系统工作过程——系统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。
已分析完的灰样受智能飞灰控制装置指令，打开电磁阀接入压缩空气吹扫，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。
然后进行下一次飞灰的取样和含碳量的测量。
系统就是如此循环往复的工作。
系统对飞灰含碳量进行微波测量分析后，受智能飞灰控制装置指令，打开吹扫电磁阀接入压缩空气吹扫，（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。
1.1.3 主要特点采用多点无动力等速取样装置，（取样不需要电、气等能源）自抽力强劲，取样速度快，灰样反吹回烟道，不堵灰。
灰路系统全封闭，无接触检测，结构简单。
整套装置没有电机、齿轮及其他任何机械转动部件，操作维护简单、方便。
检测结果数据准确、可靠。
装置防磨损、防腐，寿命较长。
1.2微波谐振法——检测微波频率变化（我厂2*300MW采用的产品）由于不同物质的频率特性不同，而飞灰中物质组成复杂，特别是煤种变化时主要是矿物质变化，所以，这种方法在煤种变化时不能检测飞灰含碳量变化。
锅炉飞灰含碳量测量方法综述
锅炉飞灰含碳量测量方法综述锅炉飞灰中的含碳量是评估锅炉燃烧效率和排放指标的关键参数。
因此，准确地测量锅炉飞灰中的含碳量对于锅炉燃烧管理和节能减排具有重要意义。
本文将综述目前常用的锅炉飞灰含碳量测量方法。
1.重量法重量法是最基本、最常见的测量方法之一，也是其他方法的基础。
该方法需要将飞灰样品进行烧干、称重，再在升高温度下进行磷酸化反应，最后在高温下进行加热脱碳，得出含碳量。
它具有简单、准确、可靠、经济等优点，适用于对大批量飞灰样品的高通量分析。
2.光谱法光谱法是一种基于原子光谱、分子光谱或光散射等理论的测量方法。
例如，可以利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）测量飞灰中有机物的吸收光谱，然后通过校准曲线计算出含碳量。
光谱法具有操作简单、非破坏性、快速分析等优点，但需要灰分样品较小、反演精度较低。
3.热解-非色谱法（THGA）THGA法是一种高度自动化的技术，将固态飞灰样品在不同温度下热解得出不同挥发度的有机物，并利用热导检测器（TCD）对碳进行检测。
由于其灰分样品只需要10-20mg，能够准确地测量含量低至0.1%的有机组分，因此THGA方法是目前最为准确的飞灰含碳量测量方法之一。
4.等离子体质谱法（ICP-MS）ICP-MS是一种高灵敏度、高准确度的质谱分析技术，可以用于同步测量飞灰中的多种元素和化合物。
例如，在燃煤锅炉中，可以利用ICP-MS同时测量飞灰中的有机碳、无机碳和铝等元素，从而实现对全面含碳的测量。
但ICP-MS的操作较为繁琐，需要高水平的技术支持，成本也较高。
综上所述，根据需要选择合适的方法对锅炉飞灰中的含碳量进行测量，以提高燃烧效率和减少排放。
随着新技术的不断出现，未来具有更高精度、更便捷、高自动化的测量方法必将逐渐得到广泛应用。
浅析火电厂锅炉飞灰含碳量测量技术与展望
浅析火电厂锅炉飞灰含碳量测量技术与展望摘要：飞灰含碳量的是反映火电厂经济运行的重要指标，其高低直接影响着锅炉的效率。
因此准确的监测飞灰含碳量有着非常重要的意义。
本文对当前常见的多种物理测量方法做了相应的研究，指出了它们的优缺点。
报告了近年来发展起来的飞灰含碳量软测量方法的现状，并分析了它们的技术特点。
最后本文展望了测碳技术的新发展，对火电厂选择测碳方法与研究有一定的参考指导价值。
关键词：飞灰含碳量；测量方法；展望引言飞灰含碳量是火电厂重要监测的参数，其高低直接影响着锅炉的燃烧效率。
当飞灰含碳量偏高，主要锅炉风煤配比不合理造成的，燃烧不完全，其直接结果导致发电成本升高，而且也增大了固体颗粒的排放，使粉煤灰的可利用价值降低，同时也对环境也造成严重的影响；飞灰含碳量偏低则说明空气过剩，将有大量的热能通过烟道排出，造成换热效果不够好，同时还会增加氮氧化物的排放【1】。
对于实时准确监测飞灰含碳量，有利于操作人员随时调整运行方式，将飞灰含碳量控制在最佳范围，从而尽量提高燃烧程度，提高机组运行水平。
但是影响飞灰含碳量的因素错综复杂，是一个高度的非线性结构体。
目前国内外许多公司研发的在线测碳设备均已商品化。
本文将介绍各种在线测碳设备的工作原理、特点。
本文还会对近些年兴起的软测量技术给予一定介绍。
对飞灰含碳量测量方法的选择与研究有一定的参考指导价值。
1 飞灰含碳量的物理测量技术1.1 微波透射衰减法测量技术利用未燃尽的碳对特定波长微波的吸收及对微波相位的影响来测量飞灰含碳量，这是微波透射衰减法测碳原理。
目前在我国火电厂使用的产品主要有：深圳赛达力电力设备有限公司研发生产的MCM型微波飞灰测碳仪，测量精度还较为准确为0.5%左右，澳大利亚CSIRO矿产和工程公司开发的微波测碳仪，测量精度较为高，约在0.08%-0.28%之间，测量周期在三分钟之内。
因其测量精度最高，测量速度最快。
微波吸收法是目前研究得最多的。
随着国内外的学者对该法研究的进一步深入，测碳精度和速度还会得到进一步的提高。
基于炉膛飞灰停留时间的电站锅炉飞灰含碳量的测量方法
电站锅炉飞灰含碳量的测量可以通过基于炉膛飞灰停留时间的方法来实现。
该方法基于飞灰在炉膛内停留时间的长短，推断出飞灰中的含碳量。
具体实现方法如下：
收集飞灰样品：在电站锅炉的出口处设置收集器，收集从烟囱中排放出的飞灰样品。
为了保证取样的代表性，收集器应当在烟气流动的稳定区域内，同时，飞灰样品的取样时间和收集量应当尽量均匀。
确定飞灰停留时间：电站锅炉的燃烧过程中，烟气流动速度较快，飞灰会随着烟气进入到锅炉的后部，然后再被排放到烟囱中。
因此，飞灰在锅炉内的停留时间是一个重要的参数，可以通过测量炉膛的温度、烟气流速和炉膛尺寸等参数来计算出。
分析飞灰样品：将收集到的飞灰样品送往实验室进行分析，可以采用常规的碳含量分析方法，如元素分析仪或热解析仪等。
通过分析，可以得到飞灰样品中的含碳量。
计算飞灰含碳量：根据飞灰在炉膛内的停留时间和分析得到的飞灰含碳量，可以计算出飞灰在炉膛内的平均含碳量。
这个值可以用来评估锅炉燃烧效率和环境排放情况。
需要注意的是，该方法的精度受到多种因素的影响，如炉膛结构、燃烧工况、飞灰颗粒大小和形状等因素。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行优化和改进，以提高方法的准确性和可靠性。
微波技术在锅炉飞灰含碳量检测中的研究
微波技术在锅炉飞灰含碳量检测中的研究[摘要] 对锅炉飞灰含碳量的检测方法很多，本文对用微波法检测飞灰含碳量的方法进行研究。
[关键词] 微波飞灰碳前言锅炉的飞灰含碳量作为电站锅炉运行的重要技术指标和经济指标之一，实现其准确的实时监测至关重要，实现对飞灰含碳量的准确检测，能够节约能源、提高能源的使用率，降低企业生产成本。
锅炉飞灰是锅炉在煤燃烧的过程中，煤要经历体积膨胀和收缩两个过程，煤粉点燃后分解出的挥发份开始燃烧，由于挥发份逸出表面，煤粉体积开始膨胀。
随着燃烧的进行，体积又开始缩小，在缩小到一定程度后，膨胀变大的粒子开始固定碳的燃烧，粒径随着燃烧逐渐变小，成为粉煤灰。
另一些挥发份在燃烧时膨胀变大，离开沸腾层形成粗煤灰。
粉煤灰和粗煤灰共同形成飞灰。
飞灰的化学成分主要有Si ,Fe ,Al ,Ca ,Mg和S等的氧化物及少量金属氧化物，其中氧化铝和二氧化硅占大约60%。
在国内外，现今的飞灰含碳量测量方法主要有：流化床CO2测量法、光学燃烧法、重量燃烧法、红外线测量法、放射法、微波方法。
其中，微波法的应用在国内外最为广泛。
一、飞灰含碳量的微波测量方法按照其测量原理可分为微波谐振法和微波吸收法（1）微波谐振法其测量原理是利用飞灰中的碳对微波谐振腔的特性的影响程度，来分析计算飞灰的含碳量。
假设为腔体的谐振频率，为由微扰引起的谐振频率的变化量。
微扰引入后有（１）其中：介质体积；腔体体积；与腔体形状有关常数；介质常数。
由上式可知，飞灰含碳量与微波谐振频率间存在确定的关系。
因此，测出微波谐振的变化量，就能得到飞灰含碳量。
（2）微波吸收法微波吸收法是利用飞灰中的碳对特定波长的微波的吸收和对微波相位的影响来测量飞灰含碳量。
从微波性质方面对飞灰进行分析，纯飞灰为中性电介质。
由于石墨碳的电导率σ≠0，当其存在于微波场中时，石墨微粒在微波的照射下就会产生感应电流，主要表现为对电场功率密度的损耗，所以飞灰中的碳对微波有衰减作用。
飞灰测碳分析仪
飞灰测碳分析仪前言飞灰测碳量是反映燃烧效率的主要技术指标，要优化燃烧工艺，关键的问题是测量飞灰中的含碳量，通常的做法（每天人工采集几次样品来测量含碳量），人为因素太多，滞后时间长，次数有限，不能充分反映实际含碳量的变化，失去调节锅炉的真正价值。
综合国内外电厂现场的实际情况，针对经常出现的问题，结合用户提出的建议，研制了在线实时飞灰测碳分析仪，随时为操作人员提供测量结果，能及时进行调节，使锅炉的燃烧率和耗煤量最优，提高锅炉效率。
飞灰测碳分析仪简介飞灰测碳分析仪可进行在线实时测量，控制室中会清楚显示含碳的动态变化，对工艺控制极为有利。
监测器安装在锅炉和除尘器之间的飞灰传送道上。
分析仪利用微波测量含碳量，根据的原理是飞灰中未燃烧的碳对微波信号的影响大于灰分对微波信号的影响。
根据这一原理对在线飞灰测碳分析仪进行标定，直接显示灰含量的百分比。
飞灰测碳分析仪特点1、用于非接触在线准确测量飞灰中的含碳量。
2、碳分析仪在很宽的频率范围内发出多种微波，角状天线把微波传送过飞灰，另一个角状天线在对面接收微波，信号随后被传回到放大器进行分析。
3、测量每个频率的衰减度和相位移数，经数字显示，并显示含碳量成比例的电流输出。
4、如果物料的密度变化很大，可增设辐射质量补偿装置，对这种变化进行补偿。
质量补偿包括一个探头和屏蔽的小剂量放射源，：相位移数是含碳量的函数；被测物料的温度为80℃；环境温度为0℃-50℃；计算机接口：RS232，75到9600Bd;输出为隔离式4/20毫安（最大500欧姆）；报警为集电极。
5、改变了单一量程（0-50%）测量方式，采用多量程分别测量。
6、采用新型微波材料，无微波辐射、泄漏。
7、先进的防磨技术和材料提高了使用寿命。
8、采用智慧型灰位控制器，模糊控制技术，精确、可靠、操作简单。
9、全自动控制——停炉、起炉自动执行开、关机工作。
10、数码显示，清晰明了。
11、操作简单，维护量小。
安装分为标准安装和特殊安装标准安装需有一个安全充满物料的斜槽，才能保证测量结果可靠而有代表性。
飞灰含碳量的标准
飞灰含碳量标准一、定义和术语1.飞灰：指在燃烧过程中产生的固体废弃物，通常来源于煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。
2.飞灰含碳量：指飞灰中碳的含量，通常以质量百分比表示。
二、测量方法1.实验室分析法：将收集到的飞灰样品送至实验室进行分析，采用燃烧法、元素分析法等方法测定碳含量。
2.在线监测法：在现场安装在线监测设备，实时监测飞灰中的含碳量。
三、取样和样品处理1.取样：在飞灰产生过程中，采用随机取样的方法采集具有代表性的样品。
2.样品处理：将采集到的飞灰样品进行破碎、研磨等处理，以充分混匀。
四、实验室要求1.实验室应具备相应的分析仪器和设备，如高温炉、天平等。
2.实验室应保持清洁、干燥，避免样品污染。
3.实验室应由经过专业培训的分析人员负责分析测试。
五、数据分析与报告1.分析人员应按照规定的程序和方法对飞灰样品进行测试，并记录测试数据。
2.根据测试数据，计算飞灰含碳量的平均值、标准差等统计指标。
3.分析人员应撰写分析报告，包括测试数据、结论和建议等内容，以便客户或相关部门使用。
六、质量保证与质量控制1.采用标准物质进行内部质量控制，如标准煤样等。
2.对分析人员进行定期培训和考核，确保分析结果的准确性。
3.对实验室设备进行定期维护和校准，确保设备的准确性。
4.对样品处理过程中进行严格的质量控制，确保样品具有代表性。
5.对数据分析过程进行严格的审核和监督，确保数据的真实性和可靠性。
6.对实验室环境进行严格的监控和管理，确保实验室符合相关规定和标准。
7.对测量不确定度进行评估和计算，以提高测量结果的可信度和精度。
8.建立完善的质量保证体系，确保每个环节都得到有效的控制和管理。
9.在每个实验开始前，应进行空白试验以确保实验的可行性及准确性；同时要对仪器设备进行检查并校准，确保其在最佳状态下工作；另外还需要检查化学试剂是否符合要求并注意及时更换失效的试剂；并在每个实验后进行对比实验以验证其准确性和可重复性；对于实验数据应及时进行记录并进行统计处理以便后续的分析；此外还应注意在实验过程中要严格遵守操作规程并按要求对各项指标进行测量及记录；最后要保证实验环境的清洁及安全并注意保护好实验样品以防止其受到污染或丢失。
电站锅炉飞灰含碳量的测量方法与相关技术
本技术公开了一种电站锅炉飞灰含碳量的测量方法，其特征在于：步骤一：将影响飞灰含碳量的燃烧因子分解为热风温度因子、燃尽因子、一次风压因子和煤质因子；步骤二、根据正交旋转法，利用最大方差正交旋转后的因子成分矩阵得到四个因子的影响权重；并对飞灰含碳量建立因子分析模型；本技术采用的建模方法相比于其它建模方法，不受算法的限制，在DCS系统中实用性较强；数据较其它单一算法更全面；与硬件测量比对，参数的适应性更强；具有超前性和灵敏度高、稳定性好、测量精确度高、通用性强的特点，可广泛应用在电力等领域。
权利要求书1.一种电站锅炉飞灰含碳量的测量方法，其特征在于：步骤一：将影响飞灰含碳量的燃烧因子分解为热风温度因子F1、燃尽因子F2、一次风压因子F3和煤质因子F4；步骤二、根据正交旋转法，利用最大方差正交旋转后的因子成分矩阵得到四个因子的影响权重，并对飞灰含碳量建立因子分析模型；步骤A：该飞灰含碳量的因子分析模型具体为：飞灰含碳量＝-0.248F1+0.871F2+0.243F3-0.083F4 (1)其中：F1为热风温度因子，F2为燃尽因子，F3为一次风压因子，F4为煤质因子；步骤B：获取热风温度因子步骤B1：获取影响所述热风温度因子F1的一次风温度T1和二次风温度T2：所述一次风温度T1采用磨煤机出口的温度平均值；所述二次风温度T2为左、右侧空气预热器出口的温度平均值；步骤B2：利用最大方差正交旋转后的因子成分矩阵,得到一次风温度T1和二次风温度T2在热风因子中的影响权重，得到公式(2)F1＝0.4485KT1+0.5515KT2 (2)KT1为一次风温度系数；KT2为二次风温度系数；步骤B3：利用单一变量进行试验，得到一次风温度T1和二次风温度T2单一影响飞灰含碳量的试验曲线，得到公式(3)、(4)：KT1＝-0.0242T1+8.8347 (3)KT2＝-0.0237T2+9.8733 (4)步骤C、获取燃尽因子F2：步骤C1、燃尽因子F2受过剩空气和煤粉细度的影响，利用最大方差正交旋转后的因子成分矩阵,得到K、Km在燃尽因子中的影响权重，得到公式(5)：F2＝0.45K+0.55Km (5)K为过剩空气影响系数；Km为煤粉细度影响系数；Km＝0.16×m1.16+0.02 (6)m为煤粉细度；过剩空气影响系数用锅炉出口氧量得出，其影响飞灰含碳量的系数，通过单一变量试验下过剩空气系数单一影响飞灰的试验曲线得出，见公式(7)：K＝61.7284a2-146.9136a+89.2136 (7)步骤D:一次风压因子F3通过一次风压设计值与实际一次风压的差值x与飞灰含碳量的经验折线函数来表征；步骤E:煤质因子F4通过燃烧产物在炉膛中停留时间τ与飞灰含碳量的经验折线函数来表征。
粉煤灰飞灰测定方法
粉煤灰飞灰测定方法粉煤灰，作为燃煤电厂的副产品，其应用领域十分广泛。
粉煤灰中的飞灰含量是衡量其质量的重要指标之一。
本文将详细介绍粉煤灰飞灰的测定方法，以供相关行业人士参考。
一、概述粉煤灰飞灰是指在燃煤过程中产生的细小颗粒物质，其粒径一般小于10微米。
飞灰含量的高低对粉煤灰的利用有着重要影响。
准确测定粉煤灰中的飞灰含量，对于粉煤灰的质量控制和应用具有重要意义。
二、粉煤灰飞灰测定方法1.筛分法筛分法是一种简单、实用的粉煤灰飞灰测定方法。
该方法通过将粉煤灰样品通过一系列不同孔径的筛子进行筛分，收集不同粒径的颗粒，从而得到飞灰含量。
（1）仪器设备：试验筛（孔径分别为10、45、75、150微米）、天平、烘箱等。
（2）操作步骤：1) 将粉煤灰样品在烘箱中烘干，除去水分。
2) 称取一定量的烘干后的粉煤灰样品，放入最细的筛子（孔径10微米）中，进行筛分。
3) 收集通过10微米筛子的飞灰，并称重。
4) 计算飞灰含量：飞灰含量（%）=（飞灰质量/粉煤灰样品质量）×100%。
2.沉降法沉降法是根据飞灰颗粒在液体中的沉降速度不同，来测定飞灰含量的方法。
（1）仪器设备：沉降管、天平、烘箱、移液管等。
（2）操作步骤：1) 将粉煤灰样品在烘箱中烘干，除去水分。
2) 称取一定量的烘干后的粉煤灰样品，放入沉降管中，加入适量的水。
3) 振荡混合均匀后，静置一定时间，观察飞灰颗粒的沉降情况。
4) 根据沉降速度和沉降距离，计算飞灰含量。
3.光学显微镜法光学显微镜法是一种准确度较高的粉煤灰飞灰测定方法。
该方法通过显微镜观察粉煤灰样品中的飞灰颗粒，并统计其数量，从而计算飞灰含量。
（1）仪器设备：光学显微镜、天平、烘箱、载玻片、盖玻片等。
（2）操作步骤：1) 将粉煤灰样品在烘箱中烘干，除去水分。
2) 称取一定量的烘干后的粉煤灰样品，放在载玻片上，加入适量的水，搅拌均匀。
3) 盖上盖玻片，用光学显微镜观察飞灰颗粒。
4) 统计一定面积内的飞灰颗粒数量，计算飞灰含量。
飞灰含碳量检测装置的电厂应用与改进对策分析
2019.8 EPEM 65节能减排Energy Saving飞灰含碳量是电厂发电的重要参数指标，根据飞灰含碳量的测量结果可对锅炉燃烧情况进行有效调整。
而在线飞灰含碳量测量技术可对其进行精确测量，保证得到飞灰含碳量的准确测量结果。
1 飞灰含碳量检测装置的概念飞灰含碳量是电厂发电过程中锅炉设备燃烧情况的重要参数之一。
在检测飞灰含碳量的过程中可根据参数调整设备的风煤数比例，进而有效提高电厂燃烧控制能力。
通过有效控制锅炉设备飞灰含碳量等相关参数，可达到降低电厂发电消耗的效果，进而提高发电厂机组的经济效益。
当前随着我国电力事业的不断发展，电厂的发电量也迅速开始上升，所以在电厂发电过程中提高锅炉的燃烧效率，减少能源消耗，提高经济效益是十分必要的[1]。
传统飞灰含碳量检测方式通常是使用化学灼烧失重法，可在离线情况下进行分析检测，最大的优势在于精确程度较高，但在实际检测工作中还有一些不足之处，在检测过程灰样的采集和分析过程中会出现时间滞后情况，会严重影响检测质量，造成检测结果无法在短时间内反应出电厂发电时锅炉燃烧的准确情况，导致在实际操作中很难对系统进行有效指导和优化[2]。
很多电厂飞灰含碳量检测技术有着很大的改进，如微波飞灰含碳量检测技术等，但其在实际检测工作中也有很多问题，对煤炭的种类有很高要求，不同飞灰含碳量检测装置的电厂应用与改进对策分析深圳妈湾电力有限公司 石克杨摘要：飞灰含碳量的在线检测技术是电厂测量锅炉燃烧情况以及材料燃尽程度的重要参考标准，本文针对飞灰含碳量检测装置的电厂应用与改进展开分析和探索。
关键词：飞灰；含碳量；检测装置；电厂煤炭种类会对检测产生不同的影响，导致检测结果很不稳定，精度也无法保证。
而在线飞灰含碳量检测技术将传统的飞灰含碳量检测方法与微波检测进行了融合，有效的提高了飞灰含碳量的检测效果[3]。
2 飞灰含碳量在线检测技术的应用与改进2.1 检测技术的工作原理在线飞灰含碳量检测技术主要是通过失重法以及无外加动力等方法实现，在检测过程中自动进行取样，可将锅炉烟道中的灰样通过检测设备中的灰样收集机构采集到灰样坩埚中[4]。
飞灰含碳量测量方法[发明专利]
![飞灰含碳量测量方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e217398acaaedd3382c4d37f.png)
专利名称：飞灰含碳量测量方法
专利类型：发明专利
发明人：王富强,李晓理,张秋生,岳建华,何志永,张金营,胡轶群,马天霆,朱延海
申请号：CN201610239213.9
申请日：20160418
公开号：CN105929109A
公开日：
20160907
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及热工控制领域，公开了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。
申请人：中国神华能源股份有限公司,北京国华电力有限责任公司,神华国华(北京)电力研究院有限公司
地址：100011 北京市东城区安外西滨河路22号神华大厦
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
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基于双气氛热重分析的飞灰含碳量测量方法研究
基于双气氛热重分析的飞灰含碳量测量方法研究飞灰是燃煤发电厂在燃烧煤炭时产生的一种固体废弃物，其中含有大量的碳元素。
飞灰中的碳元素含量是煤炭燃烧产生的二氧化碳排放的关键因素之一。
准确测量飞灰中的碳含量对于评估能源利用效率和减少二氧化碳排放具有重要的意义。
而双气氛热重分析是一种常用的测量飞灰中碳含量的方法之一。
本文将对基于双气氛热重分析的飞灰含碳量测量方法进行研究，探讨其原理、操作步骤和应用技术。
一、双气氛热重分析原理双气氛热重分析是利用恒温恒湿条件下，样品在不同气氛环境中发生质量变化的方法。
当样品受热时，碳元素会在氧气或惰性气体（如氮气）的作用下发生燃烧或氧化反应，从而释放出气体或固体产物。
通过热重仪可以记录样品在不同气氛下的质量变化情况，从而得到样品中碳元素的含量。
1. 样品制备需要从燃煤发电厂获取飞灰样品，并对样品进行干燥处理，确保样品中没有水分。
然后将样品研磨成粉末状，以便于后续的热重分析。
2. 热重分析仪准备在进行双气氛热重分析之前，需要对热重分析仪进行准备。
设置好恒温恒湿的环境条件，确保实验过程稳定。
然后，安装好氧气和惰性气体的进气管道，以便于在实验过程中切换不同的气氛。
3. 实验操作将经过干燥处理和研磨的飞灰样品放置在热重分析仪的样品舱内，并密封好。
然后，通过控制气氛切换装置，使样品先后处于氧气和惰性气体的环境中。
在升温过程中，记录样品的质量变化情况。
根据质量变化曲线，可以确定样品中碳元素的含量。
三、应用技术及发展趋势基于双气氛热重分析的飞灰含碳量测量方法有着准确、可靠的优势，被广泛应用于煤炭燃烧过程中碳排放的监测和评估。
随着环保意识的提高和碳排放管理的日益严格，双气氛热重分析技术在未来的应用中有望进一步得到推广和应用。
在实际应用中，还可以结合其他分析方法，如X射线荧光光谱分析、红外光谱分析等，综合评估飞灰中的碳含量，提高测量的准确性和可靠性。
还可以开发新的样品制备技术和数据处理方法，以进一步优化双气氛热重分析的测量效果。
飞灰含碳说明书 1
DK-ZSA型飞灰含碳量标准法在线检测装置使用说明书南京达凯电力自动化设备有限公司二〇一三年五月目录一、前言 (2)二、系统原理 (3)1．测量原理 (3)2．工作过程 (3)三、系统结构 (3)四、装置组成 (4)1. 取样单元 (4)2. 测量单元 (4)3．信号处理单元 (5)4．气源 (5)5．电缆 (5)6．装置标准配置 (6)五、装置功能指标 (6)六、调试说明 (7)1. 系统接线 (7)2. 系统检查 (7)3. 参数标定及验证 (8)七、操作说明 (8)1. 设备启动 (8)2. 其它操作说明请参阅《DK-ZSA软件使用手册》 (9)一、前言锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的重要指标，实时检测飞灰含碳量将有利于指导运行正确调整风煤比，提高锅炉燃烧控制水平；合理控制飞灰含碳量的指标，有利于降低发电成本，提高机组运行的经济性。
随着我国电力发电机组不断向大容量、高参数发展，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测，以控制和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗、提高“竞价上网”能力以及粉煤灰综合利用能力已显得日益重要和迫切。
飞灰含碳量的传统测量方法是化学灼烧失重法，它是一种离线的实验室分析方法，这种方法虽有其精度高的特点，但因受灰样采集、分析时间滞后等因素影响，导致测量的结果不能及时准确地反映当前的锅炉燃烧的工况，对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性。
而目前电厂投用的在线锅炉飞灰含碳量监测仪基本上都是采用微波测量技术，但是微波测量技术对飞灰含碳量的测量受煤种变化的影响比较大，测量稳定性和精度都不理想，较难满足用户对测量精度及稳定性的要求，而且大部分的维护量较大。
我公司开发生产的DK-ZSA型飞灰含碳量标准法在线测量装置，综合了传统高精度的实验室化学灼烧法测碳技术和公司自行研制的无动力、自抽式取样技术，实现了对飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量。
测量数据可以在控制单元显示屏上显示，也可以通过其自带的D/A模块输送到电厂的DCS系统进行统一管理。
飞灰含碳取样器组成及操作说明 (1)
我厂新改造的飞灰取样器组成及操作说明一、飞灰取样器概述新一代飞灰取样器，是用于火力发电厂锅炉尾部烟气飞灰取样的设备，给电厂检测锅炉燃烧损失提供安全可靠的科学依据。
该设备操作简单，取样时间短，能最大限度满足用户要求。
二、飞灰取样器产品结构产品有取样管、旋风分离器、取样瓶、射气抽气器、阀门、调压阀、等组成。
1)取样管：插入烟道中，利用设备中的负压将飞灰抽出，输送到旋风分离器中。
2)取样瓶：将分离器分离出来的固体飞灰样品集中存放供化验之用。
3)旋风分离器：将取样管输送来的气、灰混合物分离，飞灰因重力作用被旋转气流甩到器壁，再靠重力作用落入取样瓶。
而气体至上而下沿瓶壁下旋至底部再沿中间路线上升至顶部，喷射器抽吸后再送入烟道，实现飞灰与气混合物的分离。
4)连接活接头：组装拆卸用5)压缩空气接管：连接压缩空气用6)压缩空气阀：控制压缩空气的开关7)调压阀：通过配带的压力表，调整此阀门的开度，可改变取样器的取样速度及相对等速取样的实现。
8)射气抽气器：以压缩空气为动力，使取样管、旋风分离器等处产生负压。
9)吹扫阀：吹扫道中的残留飞灰。
10)压缩空气管：经过旋风分离器分离出的泛气重新送入烟道，不对工作环境产生污染。
11)取样阀：取样时将此阀打开，靠压缩空气由出气口排气裹胁旋风分离器中的气体而形成的负压，使烟道中的气、飞灰混合物从取样管进入取样器进行取样。
三、飞灰取样器工作原理固定式飞灰取样器是利用负压抽吸和旋风分离器原理将飞灰从烟道中吸出并进行固、气分离，从而完成飞灰取样。
现结合飞灰取样过程加以说明。
飞灰取样过程中，所有阀门全部打开，当压缩空气从出气管喷出时，其射流作用必然导致与取样阀连通的管道处出现负压，管内气体被带出。
分离器和其底部的取样瓶是封闭连接，能与外部连接的唯一进口只有取样管。
所以负压的出现促使烟道中的气、灰混合物沿取样管进入取样器，气、灰混合物在分离器中被分离，飞灰进入取样瓶，而气体从分离器的上部出口被压缩空气带出。
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轻微堵灰故障自动清理。减少维护量。
工作流程
自标定微波测碳系统 飞灰流向图
工作过程
系统采用多点飞灰取样器，将飞灰收集到微波测量管中，由灰位传感 器自动检测测量管灰位，测量管充满后，用微波信号自动检测，换算成 飞灰含碳量信号并输出，自动执行留样、吹扫等工作。
● 信号输出功能：每个测点输出经过隔离的二路420mA模拟信号。和一路干接点开关量（故障报 警）信号。
即：一路与飞灰含碳量成正比的4～20mA模拟信号。
一路与飞灰含水量成正比的4～20mA模拟信号。 （选配）
一路灼烧称重分析与灰可燃物成正比的4～20mA信 号。（选配）
实现功能
3、自动值班
● 在线自动动态标定功能。运行中，自动标定微波检测信号 ● 在线自动动态校准功能。自动校准检测误差，消除煤种变化对数据准确性影响。 ● 自动制氧、加氧。用沸石分子筛制氧技术制氧，为电炉加氧助燃 ● 自动致冷。采用帕尔贴电子致冷技术，快速降低称重模块温度 ● 自动加样。自动抽取灰样到称重灼烧装置，并将灼烧后的灰样排回烟道。
飞灰可燃物含量在线检测装置
——自动标定 飞灰可燃物在线检测系统
镇江正达电力科技有限公司
飞灰测碳的技术简介
灼烧法测碳装置的技术局限性
检测周期长 无足够时间烘干飞灰水分 取样量少 动态称重误差大 机械长期连续运行故障率太高 由于水分及称重误差 准确性差 机械故障多 堵灰频繁 无法运行
飞灰测碳 的 技术简介
● 如果按标准程序分析，精
度很高
● 检测周期长，堵灰严重
● 三维机械连续工作 故障率高
微波+称重 双模系统飞灰测碳装置的必要性
无论是微波谐振法、微波衰减 法还是灼烧法测碳仪，任何一种都不 能满足现场要求。
而灼烧法测碳装置，不但没有解决 检测准确性和堵灰问题，还增加了频 繁的机械故障和维护难度。
保证微波法精确分析的条件
如何实现卓越的品质和性能
德国原产高精度称重模块
● 采用分离的称重和运算模块，避免热量 对称量结果准确性的影响
● 采用动态称量技术，有效消除振动环境 对测量的影响
进口高精度运动模块
● 旋转机械为精密一体化模块。 ● 升降机械为金属密封模块，重复定位精 度±0.01mm ● 机械单元模块化，有利防尘，有效预防 机械故障，维护方便。
用微波衰减法实时在线检测飞灰含碳量，按照国标方法，定时用称量热失重法自动标定、 自动校准微波信号。动态、实时修正可能出现的误差。
微波法和称重法两种模式相结合，取长补短，获取最佳性能： —— 微波法具有快速检测数据特性和低故障率； —— 称量热失重分析法是实验室标准分析法，数据准确。
技术特征
1、技术特色 ● 双系统双模式：一套微波衰减法信号检测装置 + 一套灼烧失重法称重测
微波+称重 双模系统飞灰测碳装置的 必要性
检测方法 微波衰减法
灼烧法
当前各类飞灰测碳仪技术特征
技术优势
存在的问题
● 速度快，周期1-3min
● 线性明显 ● 测量管径大，有利防堵
● 煤种变化大时影响准确性 ● 需要经常标定修正误差
● 理论上精度高
● 检测周期15分钟，无干燥水分 时间
● 分析程序简化，准确性差
让机械维护管理像电磁阀一样简单。
如何实现卓越的品质和性能
高速单模块称重传感器
相比实验室天平，更适于工业现场。具有显 著的抗冲击、抗过载性能，同时确保获得快 速、准确的称量结果。
TFT彩色触摸屏
一台嵌入式电脑，具有中文界面的触摸屏， 便于操作、维护管理。
IP56防护等级
304不锈钢外壳，IP56防护等级
● 灼烧称重法实时校准，保障了微波测量的精度
双
● 测量管径大，堵灰概率小
系
统
● 自动标定，自动校准，调试简单方便
检
● 机械模块化，防护等级高，便于维护。
测
● 灼烧装置工作频率低，延长了机械寿命
的性
要
● 多点等速取样，灰样代表性好
性
● 微波无损检测，设备故障率低
● 进口的核心，性价比高
用自动称量热失重分析系统（灼烧法）作为自动标定、校准单元， 每天自动修正微波衰减法，能有效解决电子元件漂移、煤种变化等带 来的测量误差。
理论验证：如果双模系统机械部件每6h校准一次，每天只需要工作 4次，而灼烧式测碳仪每天要工作96次（周期15min），如果用相同机 械部件，就相当于双模系统机械寿命提高24倍。放大了机械寿命，降 低了机械故障率。
技术特征
3、数据输出 ● 每个测点两路4-20mA模拟量信号输出，一路干接点信号至DCS。 4、功能特征 ● 多功能：实时检测飞灰含碳量和含水量； ● 机械装置模块化，称重单元模块化。便于维护检修，提高产品寿命。 ● 定量取样法：智能化灰位检测，保障取样灰量；消除动态称重误差； ● 系统故障自动诊断：用传感器检测各个关键点，实现智能诊断监测； ● 灰路气力输送，避免堵灰，保证了稳定性、可靠性； ● 全中文人机界面，显示直观。
技术特征
5、应用效果 ● 检测准确性高：
用称重法在线自动标定、校准微波法，及时修正误差，避 免人为因素干扰。高频微波测量技术，具有高灵敏度和宽 测量范围； ● 检测速度快： 微波检测周期1-3分钟；
称量热失重检测周期15-120分钟； （最小校准周期） ● 具有灼烧法的所有功能。
通常，灼烧法检测周期15分钟；（不烘干水分） 按照国标要求，称重分析周期约120分钟。（水分烘干时 间需要30-60分钟）
量装置； ● 多种工作模式：
微波衰减法实时连续检测，称重法自动标定、定时校准； 微波法和称重灼烧法可以各自独立检测； ● 采用陶瓷多点等速飞灰取样器，效果类似等截面取样。取样量大，代表 性好。有效防止磨损。 ● 飞灰集灰器采用渐开线涡卷入口，提高收灰效率，避免细灰损失。 2、数据验证 ● 自动留灰：便于仪器调试与人工分析校验；
如何实现卓越的品质和性能
· 电子称重 升降机械
一般灼烧测碳仪
微波+灼烧 自动标定测碳系统
（采用国产及合作部件） （内部关键部件，全部原装进口）
实验室电子分析天平
德国原装高精度工业称重传感器模块 有效解决高温、振动环境称量问题
步进电机+梯形丝杆 简单防护
日产伺服系统+滚柱丝杠副，精度0.01mm 模块化结构，防护等级IP56，有效阻止粉尘
测
波信号衰减变化量，飞灰中可燃物（C %）的
碳
含量越高，吸收的微波能量越强。
原
理
称量热失重检测原理
灼烧称重测量单元： 用电阻炉加热法灼烧，用精密微量称重法，108℃烘干水 分后，加热至815℃恒温灼烧，测量飞灰灼烧前后的质量 比，计算出飞灰的含水率和含碳量。
飞灰取样原理
采用陶瓷防磨型多点等速飞灰取样器，用文丘里装置， 将大气与烟道内部负压差转换为抽取动力，抽取灰样。经 旋流集灰器分离气灰混合物，收集飞灰检测，检测完毕， 再将飞灰吹回烟道。
MWFC-4系列 自动标定 灰可燃物检测系统
检测方法
微波衰减法 +
灼烧称重法
功能模块
高精度称重传感器
超高频微波传感器 全自动旋转换位模块
全自动升降模块 自动制氧机 电子制冷器
调功电阻加热炉
技术特征
微波衰减法实时检测
灼烧失重法定时测量 失重法全自动标定 自动加样 自动留样 自动灼烧 自动开机 自动称重 自动校准 自动排灰 自动标定
称量热失重检测装置（灼烧称重装置）工作流程：将微波检测后的灰 样自动输送至灼烧失重检测装置取样单元，飞灰进入坩埚，第一次称重， 进入电炉烘干，第二次称重，再进电炉灼烧，冷却后三次称重，计算出 飞灰含水量和含碳量，灼烧后的飞灰用负压吸回烟道。
只有进行自动校准程序时，微波检测后的灰样进入灼烧称重单元取样 装置，进行灼烧称重分析后吹回烟道。
如何选择 飞灰测碳装置的技术方案
● 检测速度快 ● 测量精度高 ● 维护量小 ● 数据准确可靠 ● 数据实时传输至DCS ● 操作界面友好 ● 结构简单，维护方便
● 高性价比 ● 高度的安全性
如何选择 飞灰测碳装置的技术方案
微波衰减法+灼烧称重法 双系统检测
● 微波检测，速度快，检测周期1-3分钟
如何实现 卓越的 品质和性能
自动标定法测碳系统的品质要求：
全自动校准技术（FACT) 自动标定，自动校准，保障设备准确性
新型位置控制（PCON/ACON) 更简便的马达控制器，让电机像气缸， 机械模块类似电磁阀一样简单。
机械结构模块化（Modular construction） 旋转/升降机械模块化，IP56防护等级， 安装/ 维护似电磁阀一样简单，机械机构 从此不再复杂。
微波衰减法测碳技术特征 灰管路较大 堵灰频率较少 检测速度快 煤种变化对准确性有一定影
响 需要经常标定 故障率相对较低
智能化飞灰测碳装置 ——自动标定测碳系统
自动标定 自动校准 在线检测
1套 自标定测碳系统≈1套微波式+1套灼烧式测碳装置
具有微波衰减法和灼烧法的优点 （取长补短） 等速取样，微波衰减法检测+灼烧称重法自动标定 进口精密机械，德国称重模块，低工作频率 减少故 障率 有足够的时间检测飞灰中水分含量； 烧样时间长，保障烧透大量的灰样，消除动态误差 微波检测速度快 故障率低； 自动标定 准确性高，减少维护量。
实现功能
1、显示存储
● 实时显示飞灰含碳量数值、历史和实时曲线，报警信息 ● 系统故障自动诊断
用多种传感器检测关键部位，实时诊断设备参数，自动诊 断设备状态 ● 故障报警功能； ● 故障部位中文提示功能 ● 动态试验比对功能 存储有关原始数据、原始灰样。便于数据比对，检验数据 正确性