微波飞灰测碳仪说明书

国电霍州发电厂
2×600MW机组“上大压小”工程锅炉飞灰含碳量在线检测系统
技术资料
太原市海通自动化技术有限公司
2010年11月
H T W-Ⅲ
飞灰在线测量装置
产品说明书
太原市海通自动化技术有限公司
目录
一前言 (2)
二工作原理 (3)
三功能特点 (3)
四主要技术指标 (4)
五系统结构 (4)
六安装要求 (7)
七操作 (8)
八维护 (9)
九常见故障及处理 (10)
十调试 (11)
一、前言
非常感谢您使用我公司生产的HTW系列飞灰在线测量装置！
飞灰含碳量是衡量电站锅炉和机组运行经济性的重要指标，当飞灰含碳量高时，会直接导致煤耗的升高，从而使发电成本增高。

同时增大了NO X气体的排放，对环境质量也造成了严重的影响。

随着电力系统体制的改革，竞价上网等政策的实施，煤耗的高低不仅关系到发电企业的经济效益，还会影响到电厂的生存与发展。

为了优化锅炉燃烧，提高燃料的利用率，降低发电煤耗，首先必须有良好的监测手段。

传统的测定飞灰含碳量的方法是灼烧称重法。

它是将一定重量的灰样在高温下完全燃烧，按照燃烧前后的重量差求出飞灰含碳量。

用这种方法测得的结果要比锅炉实际工况至少推迟几个小时，不能及时反映锅炉的燃烧状况以指导对锅炉燃烧状况的调整。

近几年来，陆续有一些飞灰含碳量监测仪投入使用，但都存在一些问题，例如有的采用撞击式取样器进行取样。

这种方法存在着灰样颗粒偏大、影响飞灰的代表性的问题。

有的取样管路设计不合理，经常堵灰。

还有一些仪器采用模拟电路和分立元件组成，调试复杂，功能简单，系统的稳定性差。

普遍的问题是：微波源稳定性差、系统的温度漂移和时间漂移大、飞灰中含水量对测量结果的影响严重等问题。

我公司生产的HTW型飞灰含碳量实时监测系统是经过多年的用户和市场调查，采用目前最先进的微波技术和信号处理技术进行设计，很好地解决了以往该类仪器存在的问题，适用于火力发电厂和其它燃煤锅炉进行飞灰含碳量的实时监测。

系统结构如图1所示。

图1：系统框图
二、工作原理
锅炉内未被燃烧的煤粉在高温条件下，转化成石墨状碳，而石墨是吸收微波的良好材料。

在微波电磁场中，石墨中感生了微波电流，微波电流流过石墨体积电阻产生焦耳热，从而把微波电磁场中的能量转化成了热能，飞灰中的石墨浓度越高，它吸收微波能量的作用就越强，反之亦然。

因此，可由测量飞灰吸收微波能量的多少来测量飞灰含碳量。

HTW-1型飞灰含碳量实时监测系统的工作过程如下：在电除尘器前的烟道中插入均速取样器，将含飞灰的烟尘均速地抽出一部分，经分离后将灰样引入微波暗室的测量腔，待其充满后，系统随即开启微波通路进行测量，测量数据经一系列函数转换后，得出灰样中含有未燃烧碳的百分数即为飞灰含碳量。

飞灰含碳量数据，既可就地显示，还可通过4~20MA电流方式送入DCS系统，完成显示、存储、报警。

三、功能特点
3.1采用均速取样器取样，保证了取样的代表性。

3.2采用特殊频率的微波谐振测量法实现了快速、准确、重复性好的在线式测量，
并且对飞灰含水量不敏感。

3.3测量控制柜可脱离上位机独立工作，增加了系统的可靠性。

3.4具有手动和自动两种同步留取灰样功能，便于用户实时取样。

3.5现场液晶中文显示及调试功能，便于用户实时查看数据、设置参数、检查和
调试修改。

3.6全自动零点跟踪功能，消除温漂、时漂引起的测量误差。

3.7百万分之一的微波频率控制精度，提高系统的稳定性。

3.8二级密码保护，防止无关人员操作。

3.9防掉电实时时钟和完备的自诊断功能、系统状态指示、报警。

3.10多种隔离的数据输出接口，电流、电压、RS485及现场总线。

3.11 测量输出量程可设定。

3.12采用了预热空气加压反吹法，切实解决了堵灰问题。

3.13 实时含碳量数字和历史曲线显示相结合，同时能和负荷曲线、氧量、煤耗等
曲线进行比对，便于运行人员操作及分析。

3.14在DCS中进行实时数据和实时曲线显示。

3.15历史数据记录和历史曲线查询。

3.16手动留取灰样和自动留取灰样。

显示操作单元可对自动留取灰样时间进行设
定，控制单元根据设定的时间自动留取灰样。

四、主要技术指标
测量范围：0～15% 0～30%（可设定）
相对误差：±0.5%(<6%) ±1.0%(>6%)
检测时间：1~5分钟
输出信号：4～20mA
防护等级：IP 63
工作温度：测量柜-20～+50℃取灰器-50～+600℃
重量：75 kg
气源：0.5-0.7Mpa
电源：220V AC 50Hz 700W（单台）
体积（外型尺寸）：400mm×600mm×1000 mm
五、系统结构
5.1总体结构
飞灰含碳量实时监测系统由均速取样器、测量控制柜构成。

均速取样器安装在空预器后电除尘前的尾部烟道上，测量控制单元柜安装在均速取样器的下方，并将含碳量信号变成4-20mA模拟信号传入DCS。

5.2测量单元结构
均速取样器由烟道中的插入部分、取样管、旋风分离器、静压管等部分组成。

现场安装在烟道壁上，下连测量柜。

它的作用是自动跟踪烟气流速的变化，保持均速取样状态，使取出的灰样具有真实的代表性，保证系统测量真实可靠。

测量控制单元柜安装于烟道下方或侧壁。

机柜组成如图2所示。

完成对样灰的测
量与取样。

由进出气管、三通球阀、微波暗室、灰位探测单元、空气预热单元及测量控制单元组成。

不需要取样的废灰被反吹送入烟道。

图2：测量柜结构示意图
5.3就地显示单元结构
HTW-Ⅲ型飞灰含碳量实时监测系统的就地显示单元是安装在由测量柜前门内的显示操作器。

该显示操作器除完成显示功能外还能进行各项参数的设定。

其面板布置如图3：
图3：显示操作器面板
5.3.1 命令键说明
5.3.2 功能键说明
功能键共4个键（F1－F4）8个功能，上边的功能直接按键，下边的功能SHIFT+按键获得。

六、安装要求
6.1 取样器的安装
均速取样器安装的位置应选在除尘器前，空气预热器后的水平烟道的侧面或下面。

取样器应安装在烟道中轴线上或低于1/2烟道高度的位置。

它与烟道的连接为法兰连接。

安装时，先画出取样点位置，拆除烟道保温层，在烟道壁上开一个方孔，将取样器的法兰连接件焊接在开出的方孔上。

方孔的开孔尺寸如图4所示：安装结束后，应对烟道保温层进行修复。

如果是安装在室外，应在恢复保温时对设备做相应的防雨等措施。

图4：取样器安装开孔尺寸
6.2测量控制单元安装
测量柜应垂直安装在均速取样器的下方，并与烟道相对固定。

使它在烟道热胀冷缩移动时能随之一起移动。

不准安置在地面，以防烟道移动时扯断取样管。

测量柜的固定方法采用吊装的方式。

本仪器外供的电源及气源由柜体下部进入，信号线也由柜体下部进出。

6．3检修平台的要求
为了维护和操作的方便，在设备下面必须搭建永久性的平台，其位置及尺寸要求如下图所示：
七、操作
7.1观测数据：
有些情况下，需要记录更详细的参与计算的各电压值或者其他信息，必须到就地在操作面板上进行操作、记录。

在主菜单或其他菜单显示状态下，按下“参数Ⅰ/标定Ⅰ”键就可以依次显示1~4各通道电压值、加热器当前温度、前四次飞灰含碳量值、本次空管电压、本次灰满电压以及上次取灰时间、含碳量。

按下“参数Ⅱ/标定Ⅱ”键，可以依次显示预约取灰时间、零灰电压、标定系数、温度设定、时间修改、振动时长、振动间隔等。

上、下箭头用作菜单上下翻页或增减数值。

按下“启动/故障”键返回主菜单，显示当前时间以及前一次飞灰含碳量。

值得注意的是，在查看数据和参数时，不能先按“SHIFT”键，在S 状态下可能会导致误进入“标定”状态，使系统记忆参数的丢失。

应该养成观察、记录的习惯，每一次操作、查看数据时，进行记录将有利于对数据的分析，还将有利于误操作之后，对参数的恢复。

7.2收取样灰：
A．在确认取灰瓶中没有余灰的情况下，按下“取灰”按钮，红灯亮，测量管中灰满之后，系统自动执行换向、反吹动作，灯灭之后，就可收取样灰了。

B．也可以预约取灰时间。

在操作面板上，按“参数Ⅱ/标定Ⅱ”键，显示默认的预约取灰时间，按“ENTER”键，显示“请输入密码****”，连续按“ENTER”键，直到进入下一菜单，就可以进行预约取灰时间的设定了。

7.3修改参数：
在操作面板上，按“参数Ⅱ/标定Ⅱ”键，再按上下箭头键，出现所要修改的参数菜单时，按“ENTER”键，显示“请输入密码****”，连续按“ENTER”键，直到进入下一菜单，就可以进行该参数的修改了。

注意，系统各参数是经过调试之后确定的正常运行工况下最佳值，修改时要慎重。

7.4电源、气源管理:
飞灰测碳仪采用220V交流供电，电源开关在测量柜内，用3A熔丝管保护。

测量单元所用直流电压由柜内线形直流电源供电，抽屉面板上A~E指示灯显示各电压值的状态。

测量柜用压缩空气经过外部的球阀和过滤减压器后，通过测量柜底部左后侧的入口给测量柜提供0.6MPa～0.8 MPa气源。

连接用气管规格PU 8*5。

取样器用压缩空气经过外部的球阀和减压器后，提供取样用气源；
连接用气管接口G1/2。

注意，在长时间停机检修或设备停用的情况下，应及时关闭设备电、气源，并在启动前接通。

在停机（检修）时，必须先关闭取样器用压缩空气（关闭外部的球阀）；再关闭测量柜内压缩空气或电源；启动时顺序相反；
在检修后启机供压缩空气之前要拔开过滤减压阀前的PU管，让空气排空1-2分钟，使压缩空气中的水分和杂质排出后再投入正常使用。

八、维护
8.1设备整体维护:
测量柜已做防尘、防水溅处理。

但不准用水直射。

对于室外气温低于－10℃或湿度经常大于85%的地区的客户，用户方应给测量柜配备保温或防潮机房，以保证仪器的正常运行。

定期对设备表面进行清理。

8.2气源维护:
定期检查各工作压力，在保证正常运行的情况下：
测量柜用总压力≥0.6Mpa
反吹压力0.25Mpa ~0.4Mpa 取灰器用压力0.1Mpa ~0.2Mpa 根据压缩空气的质量定期清洗过滤减压阀和过滤阀的滤芯。

定期检查各承压管路是否老化、漏气。