电厂煤粉与灰渣采样方法优化

1.电厂入炉煤粉的采样

（1）煤粉样采集的原则与目的。DL/T567.2—1995《火力发电厂燃料试验方法入炉煤和入炉煤粉样品的采取方法》规定了入炉煤粉样的采集目的、原则与方法，标准规定：入炉煤粉的采样原则是煤粉的任何部分都有机会被采取。标准还指出：入炉煤粉样的检测结果只用于监督制粉系统的运行工况，不能代表入炉原煤质量，且不能用于计算煤耗。

煤粉样能不能代表原煤样，有过长期的争论，主要原因如下：

1）煤在制粉过程中会不同程度地受到氧化而变质，同时，由于煤粉粒度分布的不均匀性，易产生偏析作用，其中密度最小的部分细粉易被三次风吹入炉膛，以至无法采集到这一部分煤粉，因此现在所能采集的煤粉样并不能反映入炉煤的真实特性。

2）目前，世界各国均采用炉前煤的测定结果来代表煤质，为与国际保持一致，也不宜继续采用煤粉来代表入炉煤。

3）我国的电力行业标准规定，电厂入炉煤一律采集原煤样，并且要求采用机械化采制样装置。国内用于输煤皮带上的采煤样机技术上已趋成熟，并有不少设备制造厂生产的产品，为普遍采用原煤样作为入炉煤样提供了较坚实的物质基础。

当然，应用煤粉样也有原煤样所不具备的优势，特别是煤粉颗粒细，均匀性好，易取得有代表性的样品。由三次风带进炉膛的细粉约占总粉量的10%，这部分细粉灰分较低，发热量较高，因而现在所采集的煤粉样与原煤样比较，呈现灰分偏高、发热量偏低的倾向，这是一种系统误差，其差值也不是太大，因此不难修正。

原煤通过磨煤机制成煤粉，煤质不会发生太大变化，特别是挥发分不高的煤，这种变化可忽略不计。人工或机械采集到原煤样后，也存在制成粉样的过程，若煤质发生变化，两者之间所造成的影响并没有显著的不同。

由于煤粉粒度的不均匀所造成的偏析作用，对灰分、发热量、全硫含量的检测结果有一定影响；而对于灰分联系不大的煤质特性指标，如挥发分、氢含量、氧含量、灰熔融性等影响不大。

综上所述，为提供准确的灰分、发热量、全硫含量数据，应采用机械化采制样装置采制原煤样；如果只是为锅炉燃烧提供煤质数据以作为锅炉燃料调整的依据，应用煤粉样也是可以的。

（2）煤粉采样方法。火力发电厂为监督制粉系统运行工况而测定煤粉细度，需要采取煤粉试样。采集煤粉试样有三种采样器可用，它们分别是活动采样器、自由沉降采样器和抽气采样器。这三种采样器的特点和使用方法如下：

1）活动采样器。活动采样器，转动外管可将开口封住，它结构简单，是最常用的煤粉采样工具（见图2-2）。可将活动采样器插入旋风分离器至煤粉仓之间的下粉管道的采样孔内，手动采样。采样时，转动活动采样器的内外管，改变其相对位置，使其开口相互遮盖，并将内管口处于垂直向上位置；拧开采样孔堵头，迅速插入，保持密封，转动外管，使槽口也垂直向上，接受煤粉样。采样管盛满煤粉样后，转动外管恢复内外管位置，取出采样管，立即拧上堵头，把煤粉倒入密封容器中。

2）自由沉降采样器。自由沉降采样器是一根直径约为30mm的金属弯管；采样端口收缩，直径为2mm左右。将采样器直接插在给粉机落粉管的中心线上并加以固定。采样端口朝上接取煤样，下端用橡胶管连接采样瓶。为使煤粉能自由滑落至样品罐中，采样管与垂直线的夹角不应超过30°（见图2-3）。由于煤粉在下粉管内呈分散状态和做自由沉降运动，因此只要采样管路不漏气，就能连续采样。

图2-2 活动采样器

1—内管；2—外管；3—管座；4—橡胶管；5—下粉管

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图2-3 自由沉降采样器

1—斜管座；2—压板；3—橡皮垫；
4—端盖；5—采样管；6—样品管；
7—煤粉下粉管

3）抽气采样器。抽气采样器用于直吹式制粉系统中的采样，由于它采取的是气粉混合物，需要经过分离后才成为煤粉样，因此操作比较复杂。采样管装在气粉向下流的垂直管路上，为使抽取的煤粉样具有代表性，应进行等速采样。采样时，在管道内对准气粉流动方向沿管道直径逐点移动，以采取平均试样。采样头的内外表面都应光洁，采样时，为保持等速采样，可利用调节阀调节抽气装置的抽力，维持管口内外静压差在规定范围内。为此，需要从采样管口内外壁引出两个静压管连接在微压计上，用微压计监视管口内外的静压差。采出的气粉样经两级旋风分离器分离，煤粉由气流中分离出来后落入样品罐内（见图2-4）。

图2-4 抽气采样器

1—取样管；2—输粉管壁；3—管座；4—软胶管；
5—一级旋风分离器；6—二级旋风分离器；
7—过滤器；8—调节阀；9—微压计；
10、11—内外静压管；12—样品罐

由于煤粉粒度细，在制粉过程中又得以充分混合，因此采集的煤粉样可大为减少；同时由于它免除了煤样的缩制，因此减轻了采样人员的劳动强度。

但是由于种种原因，煤粉样不能充分反映入炉煤的平均质量和特性，也就是说，煤粉样不具有足够的代表性，在计算煤耗时，仍要另采集原煤样。

（3）煤粉采样的发展方向。入炉煤粉随着制粉系统结构的不同而应用不同的采用方法。制粉系统通常分为直吹式及中间储仓式两种。直吹式系统结构简单，布置紧凑，投资及运行电耗较少；但运行中易出现风粉不均的情况，运行可靠性较差，因此要求有较好的运行操作水平。中间储仓式系统可采用热风送粉，这对燃用挥发分较低的无烟煤、贫煤及掺烧低质煤的锅炉来说都是必要的，这种制粉系统运行可靠性高，即使出现一些故障，也不致直接影响锅炉运行；该系统不足之处在于系统复杂，投资及运行电耗较高。

煤粉采样有如下技术难点：①应用等速采样方法是获得有代表性煤粉样的重要手段，然而实施起来却不容易；②系统如何防止堵塞也是一个较难解决的问题；③采样点如能实现连续采样，自然样品代表性就比较好，而实际上多为间断采样。

目前，一些电厂为了解决以上问题，做了一些试验，效果很好。

为防止堵塞，在煤粉自由沉降采样器中，采样管采用内外套管方式，在采样管中加一根钢筋棍，内外管之间有一定的缝隙（1.5～2.5mm），这样不仅加大了采样量，还防止了堵塞；发生堵塞时，上下移动钢筋棍就可解决，同时可连续采样，采样量随给粉机的给粉量而变化，接煤粉的容器可适当加大，取煤粉样时，可用二分器缩分至500kg左右。

关于煤粉采样器的连续采样问题，可在给粉机出口的垂直下粉管中加装切割式采样头，采到的大量煤粉经自动缩分器缩分后，样品进入样品槽，其余煤粉进入一次风管，由一次风带走。全系统要求密封、保温，应有截止阀与系统隔开，以利于检修和调整缩分比。

2.灰渣样的采取

燃料在炉膛内燃烧后的残余灰分，由于它本身的重力作用沉落到灰斗中的部分称为炉渣。飞灰是指在烟气流中的灰尘。采集煤灰（渣）样品并分析其可燃物含量是重要的有关煤灰测定项目之一，对于煤粉炉，在日常运行中，它更是反映燃烧效果的主要技术指标，为了监督和不断改进运行操作，也需经常采集煤灰样品，并分析其可燃物含量。

由于炉渣中经常含有大块焦渣，因此要想采取有代表性的炉渣试样是困难的，对于煤粉炉，可用长柄的铁铲在灰内掏取；对于有机械除灰设备的链条炉，可在除灰口的附近采取；如用小车除灰，可在车上按五点法采样，即在四角和当中各采一点；如遇到较多大块炉渣，可将其全部铺在钢板地面上，敲碎混合均匀后，用四分法缩分采样。采样工具应以能装入多数大块炉渣为宜。采样时，要考虑大小块炉渣的外观及其比例，不得任意舍弃。原始试样的数量应不少于总炉渣量的5/10000，最少不得少于10kg。

无论何种燃烧方式的锅炉，其飞灰采样都是在锅炉尾部烟道中进行的，在采样处安装一套或数套固定的连续采样装置，为取得代表性飞灰样本，必须采用等速采样法采样，这是因为粗粒灰分过大，可燃物含量大，如果采样管管口内外烟气流速过大，将会引起采样偏差加大。