固体矿物燃料高位和低位发热量的测定装置及测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体矿物燃料的发热量检测技术领域，特别涉及一种固体矿物燃料高位和低位发热量的测定装置及测定方法。
【背景技术】
[0002]矿物燃料包括煤，石油和天然气，其中，固体矿物燃料指的是燃煤，而燃煤火力电站是我国电力工业的主体，也是节能减排的重点领域。由于我国采煤、运输、煤价的多元化，大部分电厂都面临入炉煤质频繁波动这一影响全流程安全高效运行的瓶颈问题。衡量煤质的一个重要指标是低位发热量，低位发热量定义为单位质量的煤完全燃烧所能产生的热量。低位发热量的改变直接影响燃煤在炉膛的发热量从而打破全流程的能量平衡。如果发热量升高而未及时减煤，则锅炉侧总能量输入高于额定输出，导致短时单位发电量煤耗上升；如果发热量下降而又未及时补充燃煤，则将直接导致机组短时出力下降和负载跟踪精度下降。若入炉煤低位发热量能够实时测量，则对于配煤工段而言相当；然而，我国大部分燃煤电站煤质离线化验分析值的采样分析周期长达6-8小时，不能作为实时控制(如给煤量前馈补偿)的依据。煤质变化后往往要等到主蒸汽压力发生明显改变时才能被“感知”，随后通过锅炉主控系统调节一次风流量以增加/减少入炉煤量，上述过程响应缓慢，整个干扰平抑过渡过程耗时可达15-30分钟。这样，若实际入炉煤低位发热量的变化周期为小时级，则整个生产就可能处于持续波动状态，严重影响发电企业生产的经济性和平稳安全性。
[0003]现有固体矿物燃料的低位和高位发热量检测方法为基于动态元素平衡的燃煤元素分析和发热量辨识方法，并且成功应用300MW机组，低位发热量预测精度较高。不过，该方法需要排烟成分的实时测量并需要进行灰分校正。美国热电基于快速中子活化分析开发了给煤元素分析仪，通过软件计算实时低位发热量，但它涉及放射源的应用和管理，另外该产品价格和长期维护成本较高，在国内远未得推广应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是克服现有技术缺陷，提供一种结构较简单，成本低，操作方便，且快速获得固体矿物燃料高位和低位发热量的测定装置；
[0005]本发明的目的之一是提供应用固体矿物燃料高位和低位发热量的测定装置进行固体矿物燃料的高位发热量和低位发热量的测定方法。
[0006]为实现上述目的以及一些其他目的，本发明提出的技术方案是:
[0007]一种固体矿物燃料高位和低位发热量的测定装置，其特征在于，包括:
[0008]粉碎装置，其为一内部设置有刀具13的容置腔，所述粉碎装置的侧壁为网状结构，所述网状结构的孔径为l_6mm ；
[0009]发热量检测部，其包括开口相互扣合或者相互分离的环形桶体的第一发热量检测部和第二发热量检测部，所述第一发热量检测部同轴套设在所述粉碎装置的外侧，且所述第一发热量检测部的内圆侧壁与所述粉碎装置的外侧壁不接触，所述第一发热量检测部的外圆侧壁高度等于所述第一发热量检测部的内圆侧壁与所述粉碎装置的网状结构的侧壁的高度之和，且所述第一发热量检测部的外圆侧壁高度与其内圆侧壁高度之和等于所述第二发热量检测部的内圆侧壁高度与其外圆侧壁高度之和；加热点火装置，其设置在所述第一发热量检测部的环形桶体内；
[0010]其中，所述第一发热量检测部和所述第二发热量检测部的开口相互扣合时形成环形的密闭发热量检测腔室。
[0011]优选的是，其中，所述刀具还包括:
[0012]第一轴，其沿所述粉碎装置的轴向方向设置在所述粉碎装置内；
[0013]多个刀具，其一端设置在所述第一轴上，所述多个刀具螺旋分布在第一轴的四周。
[0014]优选的是，其中，还包括:
[0015]架体，其包括底座以及设置在底座上的支撑杆；
[0016]第二轴，其为一螺纹杆，所述第二轴的一端与所述第一轴同轴首尾衔接设置，且所述第二轴的另一端沿所述第二发热量检测部的轴向方向贯穿延伸至所述支撑结构上；所述第二发热量检测部通过带螺母的连接件与所述第二轴螺纹连接，使得所述第二发热量检测部的开口旋转的与所述第一发热量检测部开口相互扣合或者相互分离；
[0017]盖体，其设置在所述第二轴上，所述盖体与所述第二轴螺纹连接，使得所述盖体旋转的开启或者闭合所述粉碎装置的上端开口。
[0018]优选的是，其中，所述发热量检测部的侧壁或者底面均包括设置在内侧的金属层和外侧的隔热层。
[0019]优选的是，其中，还包括:
[0020]称量部，其设置在所述底座与所述第一发热量检测部之间；
[0021]第三轴，其一端固设在所述底座上，所述第三轴的另一端贯穿所述称量部延伸至所述粉碎装置的底部，且所述粉碎装置以第三轴为支撑做旋转运动或者处于静止状态。
[0022]优选的是，其中，还包括:
[0023]隔热圈，其设置在所述第二发热量检测部的底面与其侧壁的衔接处，将所述第二发热量检测部的底面与其侧壁隔离开。
[0024]优选的是，其中，还包括:
[0025]至少三个温度传感器，其分别设置在所述第一发热量检测部内、所述第二发热量检测部的侧壁以及所述第二发热量检测部的底面上；
[0026]进气管，其延伸设置在所述密闭发热量检测腔室内；
[0027]驱动装置，其分别驱动所述第一轴、所述第二轴、所述第二轴、所述第二发热量检测装置和盖体；
[0028]数据采集装置，其与所述两个温度传感器和称量部电连接。
[0029]优选的是，其中，所述第一发热量检测部的内圆侧壁与所述粉碎装置的外侧壁之间的最小距离小于3mm。
[0030]优选的是，其中，所述第二发热量检测部的环形桶体的纵切面为倒置的梯形。
[0031]—种应用权利要求1-9中任一项所述的固体矿物燃料高位和低位发热量的测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0032]步骤一、将一定量矿物燃料加入粉碎装置中，启动粉碎装置将矿物燃料彻底粉碎；
[0033]步骤二、启动所述粉碎装置旋转，将粉碎的矿物燃料通过侧壁的网状结构甩入所述第一发热量检测部内；
[0034]步骤三、称量部采集第一发热量检测部的重量，直至其重量不再增加时，粉碎装置停止旋转，记录此时称量部的重量值a ;
[0035]步骤四、启动加热点火装置的加热功能，使所述第一发热量检测部内温度保持在110-120°C烘干矿物燃料，直至所述第一发热量检测部的重量不再增加时停止烘干，记录此时称量部的重量值b ；
[0036]步骤五、启动第二发热量检测部沿第二轴旋转靠近所述第一发热量检测部的开口，并且使得所述第二发热量检测部与所述第一发热量检测部相互扣合形成所述密闭发热量检测腔室；
[0037]步骤六、采集所述第二发热量检测部的侧壁、所述第二发热量检测部的底面和所述第一发热量检测部的侧壁金属温度值分别为Cl、屯和e 1；
[0038]步骤七、开启进气管，向所述密闭发热量检测腔室内通入氧气，启动加热点火装置的点火功能，将矿物燃料点燃，充分燃烧，直至所述密闭发热量检测腔室侧壁金属温度不再变化为止，采集所述第二发热量检测部的侧壁、所述第二发热量检测部的底面和所述第一发热量检测部的侧壁金属温度值c2、(12和e 2;
[0039]步骤八、计算矿物燃料的高位发热量和低位发热量；
[0040]所述第二发热量检测部的侧壁、所述第二发热量检测部的底面和所述第一发热量检测部的侧壁金属比热容分别为CPl、CpjP Cp 3，质量分别为H^m2和m 3;
[0041]矿物燃料的高位发热量=Iii1=ICp