入炉煤料粒径在线分析系统的制作方法

本发明涉及一种粒径在线分析系统，它广泛应用于火力发电、煤炭、矿山、焦化、冶金、化工、建筑等行业。特别涉及到火力发电厂入炉煤粒径在线分析工艺领域。

背景技术

火力发电厂循环流化床锅炉是燃烧0-13mm一定比例粒径分布的煤颗粒。目前输煤系统中筛分破碎后的入炉煤粒径检测都靠人工现场取样，实验室烘干筛分分级称重完成，从取样到制样分筛实验时间不短于三小时。且由于人工在工作皮带上取样，取样人取样操作对实验结果影响巨大，在取样分析过程中存在很多人为因素造成入炉煤粒径曲线数据不准确；取样过程中也存在安全隐患；人工取样基数不够，数据结果严重滞后，不能反馈实时数据，实验结果已对锅炉燃烧实时调整无可靠参照价值，严重影响锅炉本体运行燃烧时的运行参数调整，使得锅炉设计燃烧的粒径曲线和实际调整不符合，燃煤效率无法得到提高。

通过检索，有一种在线粒径分析系统，它是在皮带机上装一个红外线激光头采集粒径数据的方法，而这种方法在实践运行中已以失败告终，这种方法存在着几个致命技术缺陷：1、皮带机运行时的现场环境非常恶劣，特别是粉尘较大，实践表明在十分钟不到的时间里煤灰就大量粘附在激光头上，如眼睛蒙上了一层黑纸，导致视线受阻；2、皮带机上的煤料杂物多，常见的情况是高水分煤矸石与煤泥的混合，高水分细沫与矸石粘结块状，另外煤泥与细沫也呈粘结块状，红外线激光头根本无法识别其内部造成误判；3、激光采集数据为皮带机表面，因筛分与破碎工序后掉入入炉煤皮带机上煤颗粒位置随机不固定，很多破碎后的大颗粒粒径隐藏在皮带底部而筛分后的粒径是在皮带机表面，所以红外线激光跟本采集不了隐藏在皮带机底部的大粒颗超标粒径数据。

鉴于此，为完善燃煤电厂粒度监测和智慧型电厂建设，都需要一个可靠的在线粒度检测系统。

俗话说：“煤粉炉玩热值，流化床锅炉玩粒径”。流化床锅炉的燃烧效率与入炉煤粒径分布情况和锅炉风量、风速、进煤量等与众多因素息息相关，通过入炉煤分布的时实监测数据可实时调整风量、风速等燃烧参数，以更符合锅炉燃烧效率的提高。通过实时粒径分布数据还可提前调整前段的筛分破碎设备效率参数，根据不同煤质制备出不同粒径分布的入炉煤曲线。

粒径在线分析系统主要目的在是在于解决：向锅炉运行管理操控循环流化床锅炉人员提供入炉煤在不同煤质、不同粒径时的一个时实数据，通过不同的入炉煤煤质粒径分布参数数据，配对相对应的锅炉控制参数，使锅炉达到最佳燃烧效率。

众知，循环流化锅炉是吃杂粮的锅炉，它不限于煤矸石、煤泥、混煤等均可燃烧，而来煤中热值参数变化很大，所对锅炉的经济性最佳燃烧行业内还处于一个摸索状态。为更好的解决这一问题，粒径在线分析系统数据可提供给锅炉操控者时实数据。

煤炭主要参数之一是热值，循环流化床锅炉是为烧劣质煤矸石和其它低热值物料而设计生产的，针对煤矸石热值而言热值越低硬度越大，越不易破碎，进入锅炉燃烧而言所需的入炉煤粒径分布更苛刻。反之，煤质发热量越高针对锅炉燃烧而言所需的入炉煤粒径分布更宽裕。

循环流化床锅炉的生产设计有不同厂家，也有不同规格型号。国内生产厂家主要有：东方电气、上海电气、哈尔滨电气、华西能源、无锡华光、济南锅炉等公司，锅炉的容量型号从35t/hcfb至2215t/hcfb十余个等级。而每一家锅炉设计均有不同特点，即使用同一种煤质，其所要求的入炉煤粒径分布仍有不同，故此锅炉厂提供一个特定煤种的理论燃烧最佳值就实际情况往往存在一定范围内的偏差。为此，粒径在线分析系统联合煤质发热量与粒径分布状态给锅炉操控者一个实时数据便于锅炉操控人员对锅炉的操控处于最佳状态。

因原方法得出的入炉煤粒度分布数据不准确不及时，造成锅炉不能因煤质与粒径的变化而产生相应的变化，如上煤量、鼓风量、筛分、破碎相应的调整。本系统有助于制煤系统和锅炉运行系统实现实时运行调节。

粒径在线分析系统属于输煤系统中的一部分，粒径分布数据结果可指导调节输煤系统中的各项设备参数至最佳状态，同时也是锅炉运行系统总体参数调整的参考，也可根据积累数据分析，为锅炉燃烧和锅炉设计做出指导。

粒径在线分析系统数据将指导筛分与破碎设备作相应参数调节从而达到最佳入炉煤粒径要求。以300mw流化床锅炉组机1025t/hcfb为例各大锅炉厂指导入炉煤粒径分布比例为：煤质约在4800kcal/kg，粒径为0-1mm占比20%；1-3mm占比25%；3-8mm占比45%；8-10占比12%，10mm以上粒径不超过3%。根据煤热值不同，所需入炉煤粒径分布范围占比不同，煤质热值越低，大于10mm粒径要求越少越苛刻。反之，煤质热值越高则大于10mm粒径要求越宽松。

目前在役的众多循环流化床锅炉入炉煤粒径分布状态存在两极分化现象，（入炉煤粒径粗细比例偏离太大失衡）0-2mm细粉的粒径占比60%以上，另外10mm以上粗颗粒粒径占约25%以上，粒径分布严重超标，偏离设计范围。目前取样分析结果反馈到锅炉运行时间严重滞后，数据到达锅炉中控室内时，锅炉燃烧取样段的煤料早已结束燃烧。浪费了人力和实验室资源，同时不利用发电厂锅炉长期经济性运行，造成每天数万至百万的燃料资源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种粒径在线分析系统，它填补这一领域的空白，为锅炉燃烧提供入炉煤粒径实时数据，为锅炉调整运行提供动态数据支撑，提高锅炉燃烧效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

方案一：入炉煤料粒径在线分析系统，包括取样装置、烘干装置、分级筛分装置、返料装置和数据处理器，所述的取样装置用于从第一入炉煤皮带上提取入炉煤料样品，并将提取的入炉煤料样品输送至所述烘干装置的入料口，所述烘干装置的出料口与所述分级筛分装置的进料口相连，所述的分级筛分装置由至少两级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗，每个分级料斗的末端均设有翻板阀，翻板阀上设有称重传感器，各称重传感器均与所述数据处理器的采集信号输入端相连，所述数据处理器的控制信号输出端与翻板阀的信号输入端相连；

所述的返料装置包括设于分级筛分装置下方的第二入炉煤皮带，所述的第二入炉煤皮带设于分级料斗的下方，第一入炉煤皮带和第二入炉煤皮带的出口均与锅炉料仓相连。

入炉煤料粒径在线分析系统，还包括数据库服务器，所述的数据处理器与所述的数据库服务器相连，所述的数据处理器还与锅炉的鼓风机、进煤量调节阀的信号输入端相连；

所述的数据库服务器中预存有不同粒径煤料比重比例数据与鼓风机、进煤量调节阀控制参数对应关系表。

所述的数据处理器与就地显示设备相连。

所述的数据处理器与设于中控室的显示设备相连。

入炉煤料粒径在线分析系统，还包括通信服务器和客户端，所述的数据处理器通过通信网络与通信服务器相连，所述的客户端通过通信网络访问所述通信服务器。

所述的取样装置包括犁煤器，所述的犁煤器贴合第一入炉煤皮带底部犁取第一入炉煤皮带上的煤料，犁下的煤料通过进料口落入烘干装置。

所述的烘干装置包括滚筒、加热装置、传动装置和温控仪表，所述滚筒的内壁设有导料螺旋，导料螺旋的螺距内设有导料刮片；滚筒的外壁设有加热装置，加热装置与温控仪表相配合；滚筒的外壁还上设有传动装置，传动装置带动滚筒旋转从而推动煤料按螺旋方向前进；滚筒的进料口一侧设有与取样装置相配合的进料口，滚筒的出料口一侧设有与分级筛分装置的进料口相配合的出料口。

方案一中，入炉煤料粒径在线分析系统布置于第一入炉煤皮带下方，所述的第一入炉煤皮带上设有犁煤器，犁煤器犁取第一入炉煤皮带上的入炉煤料作为样品。煤料样品经进料口掉至所述的烘干装置，烘干装置烘干煤中水分，所述烘干装置的出料口与所述分级筛分装置的进料口相连，所述的分级筛分装置由至少两级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗，所述的每个分级料斗的末端均设有翻板阀，翻板阀底部设有称重传感器，各称重传感器均与所述数据处理器相连，所述的称重数据传输至数据处理器，数据处理器将数据传送至中控室和手机端，所述数据处理器的控制信号输出端与翻板阀相连，翻板阀可根据设备自动开合，称重后翻板阀打开（开）称重后的煤料样品掉至第二入炉煤皮带上，第二入炉煤皮带输送至锅炉料仓。

方案二：入炉煤料粒径在线分析系统，包括取样装置、烘干装置、分级筛分装置和数据处理器，所述的取样装置用于从第一入炉煤皮带的末端抛物线取料，并将提取的入炉煤料样品输送至所述烘干装置的入料口，所述烘干装置的出料口与所述分级筛分装置的进料口相连，所述的分级筛分装置由至少两级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗，每个分级料斗的末端均设有翻板阀，翻板阀上设有称重传感器，各称重传感器均与所述数据处理器的采集信号输入端相连，所述数据处理器的控制信号输出端与翻板阀的信号输入端相连；所述翻板阀的下方设有第二入炉煤皮带，所述第二入炉煤皮带的出口与锅炉料仓相连。

所述的取样装置用于实现切割煤料抛物线取料，包括液压驱动组件和取料盘，取料盘通过液压驱动组件安装在烘干装置的入料口。

方案二中，入炉煤料粒径在线分析系统是布置于第二入炉煤皮带上方。取料方式是切割第一入炉煤皮带煤料抛物线取料，当液压推杆驱动取料盘往前伸时取料盘切割煤料抛物线取料，取料后液压推杆往后缩至止点，液压杆驱动取料盘上扬，取料盘中的煤料往烘干装置里倒煤，倒煤后取料盘通过液压推杆返回初始状态。煤料样品进入烘干装置，烘干装置烘干煤中水分，所述烘干装置的出料口与所述分级筛分装置的进料口相连，所述的分级筛分装置由至少两级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗，所述的每个分级料斗的末端均设有翻板阀，翻板阀底部设有称重传感器，各称重传感器均与所述数据处理器相连，所述的称重数据传输至数据处理器，数据处理器将数据传送至中控室和手机端，所述数据处理器的控制信号输出端与翻板阀相连翻板阀可根据设备自动开合，称重后翻板阀打开（开）称重后的煤料样品掉至第二入炉煤皮带上，第二入炉煤皮带将样品输送至锅炉料仓。

方案一与方案二的区别：其一在于入炉煤料粒径在线分析系统设在入炉煤皮带的上部与下部的关系，其二在于取样方式的不同（方案一为犁煤器取样，方案二为液压伸缩取料盘取样），其三在于返料方式的不同（方案一为称重后皮带返料，方案二为称重后煤样直接掉到入炉煤皮带上）。

入炉煤料粒径在线分析系统，还包括数据库服务器，所述的数据处理器与所述的数据库服务器相连，所述的数据处理器还与主控室相连，主控室的数据库服务器可控制锅炉的鼓风机、进煤量调节阀、筛分机、破碎机、皮带机等相关参数设定。

所述的数据库服务器中预存有不同粒径煤料比重比例数据与鼓风机、进煤量、筛分机、破碎机调节参数对应关系表。

所述的数据处理器与就地显示设备相连。

所述的数据处理器与设于中控室的显示设备相连。

所述的翻板阀开合，开：指打开通道煤料样品下落至皮带机，合：指封闭通道启动称重模式。

所述的称重传感器是安装于翻板阀底面，称重面为水平0度。

作为一种优选，所述的分级筛分装置，筛分粒径是由进料口至出料口由小到大的粒径分级。

入炉煤料粒径在线分析系统，包括通信服务器和客户端，所述的数据处理器通过通信网络与通信服务器相连，所述的客户端通过通信网络可访问所述通信服务器，做到手机在线监测。

作为一种优选，所述的烘干装置为螺旋烘干机，不限于其它类型的烘干设备。

所述的分级筛分装置不限于振动筛、滚轴筛、滚筒筛、叶轮筛、正弦筛、交叉筛、筛分布料器、梯级筛。

所述的取样装置包括犁煤器、取料盘。所述的犁煤器有单侧犁煤器和双侧犁煤器，所述的取料盘不限于取样斗类似方式。

所述的烘干装置包括滚筒、加热装置、传动装置和温控仪表，所述滚筒的内壁设有导料螺旋，导料螺旋的螺距内设有导料刮片；滚筒的外壁设有加热装置，加热装置与温控仪表相配合；滚筒的外壁还上设有传动装置，传动装置带动滚筒旋转从而推动煤料按螺旋方向前进；滚筒的进料口一侧设有与取样装置相配合的进料口，滚筒的出料口一侧设有与分级筛分装置的进料口相配合的出料口。

所述的粒径在线分析系统与中控室相连，通过中控室操控人员可时实时实监控并调整上煤系统各项设备参数，使制煤系统制成的成品煤更趋于锅炉入炉煤理论燃烧曲线粒径分布，从而与锅炉主辅设备之间配合达到锅炉最佳燃烧效率。

所述的方案一中犁煤器下放即启动入炉煤料粒径在线分析系统，反之则关闭还原原有输煤系统。

所述的方案二中液压推杆取料盘伸至切割煤料抛物线取料即启动入炉煤料粒径在线分析系统，反之则关闭还原原有输煤系统。

本发明的有益效果是：本发明自动取样、烘干、分级筛分、称重、返料，可检测实时的不同粒径煤料比重比例数据，并通过在线分析系统传输数据，数据由处理器处理后就地与远程显示的同时接入网络通道传送至手机监测。远程数据经中控室数据分析后自动提醒中控室操控员手动或自动调节锅炉鼓风量、进煤量等各项参数，控制优化燃烧条件，使锅炉燃烧曲线趋于最佳理论燃烧效率，实现锅炉运行中的最佳燃烧效率，最终达到锅炉主辅系统节能增效的目的。本发明具有全自动、及时、计量准确、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明整体结构方案一示意图：

图2为本发明整体结构方案二示意图：

图中，1-第一入炉煤皮带，2-犁煤器，3-进料口，4-烘干装置，5-分级筛分装置，6-分级料斗，7-翻板阀，8-称重传感器，9-数据处理器，10-第二入炉煤皮带，11-锅炉料仓，12-地面，13-液压驱动组件，14-取料盘。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例1】参阅图1，入炉煤料粒径在线分析系统，位于第一入炉煤皮带1的下方、地面12上，包括取样装置、烘干装置4、分级筛分装置5、返料装置和数据处理器9，所述的取样装置用于从第一入炉煤皮带1上提取入炉煤料样品，并将提取的入炉煤料样品输送至所述烘干装置4的入料口，具体的，所述的取样装置包括犁煤器2，所述的犁煤器2贴合第一入炉煤皮带1底部犁取第一入炉煤皮带1上的煤料，犁下的煤料通过进料口3落入烘干装置4。所述烘干装置4的出料口与所述分级筛分装置5的进料口相连，所述的分级筛分装置5由至少两级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗6，每个分级料斗6的末端均设有翻板阀7，翻板阀7上设有称重传感器8，各称重传感器8均与所述数据处理器9的采集信号输入端相连，所述数据处理器9的控制信号输出端与翻板阀7的信号输入端相连；

所述的返料装置包括设于分级筛分装置5下方的第二入炉煤皮带10，所述的第二入炉煤皮带10设于分级料斗6的下方，第一入炉煤皮带1和第二入炉煤皮带10的出口均与锅炉料仓11相连。

本实施例中，犁煤器2用于从第一入炉煤皮带1上犁取入炉煤料样品，并将犁取的入炉煤料样品掉送至所述烘干装置4的入料口，烘干装置4用于烘干煤料中的水分，所述烘干装置4的出料口与所述分级筛分装置5的进料口相连，所述的分级筛分装置5由2-10级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，分级筛分装置5分选不同粒径的煤料。每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗6，所述的分级料斗6均置于第二入炉煤皮带10的上方，每个分级料斗6的末端均设有翻板阀7，每一级分级筛完成煤料的称重后，数据处理器9控制翻板阀7打开，使煤料自动掉落至第二入炉煤皮带10上实现返料。

【实施例2】参阅图2，入炉煤料粒径在线分析系统，位于第二入炉煤皮带机10上方，包括取样装置、烘干装置4、分级筛分装置5和数据处理器9，所述的取样装置用于从第一入炉煤皮带1的末端抛物线取料，并将提取的入炉煤料样品输送至所述烘干装置4的入料口。具体的，所述的取样装置用于实现切割煤料抛物线取料，包括液压驱动组件13和取料盘14，取料盘14通过液压驱动组件13安装在烘干装置4的入料口。所述烘干装置4的出料口与所述分级筛分装置5的进料口相连，所述的分级筛分装置5由至少两级分级筛构成，各级分级筛的筛分粒径互不相同，每级分级筛的筛面下方均设有分级料斗6，每个分级料斗6的末端均设有翻板阀7，翻板阀7上设有称重传感器8，各称重传感器8均与所述数据处理器9的采集信号输入端相连，所述数据处理器9的控制信号输出端与翻板阀7的信号输入端相连；所述翻板阀7的下方设有第二入炉煤皮带10，所述第二入炉煤皮带10的出口与锅炉料仓11相连。

本实施例中，取料方式是切割第一入炉煤皮带1煤料抛物线取料，当液压驱动组件13驱动取料盘14往前伸时取料盘切割煤料抛物线取料，取料后液压驱动组件13往后缩至止点，液压驱动组件13驱动取料盘14上扬，取料盘14中的煤物往烘干装置4里倒煤，倒煤后取料盘14通过液压驱动组件13返回初始状态。所述数据处理器9的控制信号输出端与翻板阀7相连，阀板阀可根据设备自动开合，称重后翻板阀7打开（开）称重后的煤料样品掉至第二入炉煤皮带10上，第二入炉煤皮带10将样品输送至锅炉料仓11。

作为优选的，入炉煤料粒径在线分析系统，还包括数据库服务器，所述的数据处理器与所述的数据库服务器相连，所述的数据处理器还与中控室的数据库相连中控室可控制锅炉的鼓风机、进煤量调节阀的信号控制端相连；所述的数据库服务器中预存有不同粒径煤料比重比例数据与鼓风机、进煤量调节阀控制参数对应关系表。检测到各种粒径煤料的比重比例数据后，自动比对“不同粒径煤料比重比例数据与鼓风机、进煤量调节阀控制参数对应关系表”，自动控制锅炉的鼓风机和进煤量调节阀，使锅炉达到最佳的燃烧曲线。

作为优选的，所述的数据处理器也可与在线/无线/就地显示设备相连，可就地显示实时的煤料粒径比重比例数据，也可传输至中控室，显示于设于中控室的显示设备上，为中控室锅炉操作人员提供实时数据，并为操控锅炉燃烧的工程师提供实时数据支撑，完成粒径在线分析整个工艺。

作为优选的，入炉煤料粒径在线分析系统，还包括远程的通信服务器和客户端，所述的数据处理器通过通信网络与通信服务器相连，所述的客户端通过通信网络访问所述通信服务器。客户端可以是手机、电脑、平板电脑等，可以是基于c/s架构的手机app或电脑应用软件，也可以是基于b/s架构的web浏览器。锅炉操控者、制煤系统运行人员、远程管理人员等可通过互联网接入远程app进行数据监控及远程下达调整指示命令。远程访问粒径分布参数变化数据的现场人员可调节输煤系统的上煤量以及调节筛分、破碎设备出料粒径，真正实现火电厂智能输煤、远程监控、远程管理，能接入互联网进行超远程监控管理，达到节能增效、高效管理的目的。

作为一种优选，所述的粒径在线分析系统安装在沿入炉煤皮带机的上下位置，方案一为入炉煤皮带机的下侧方，方案二为入炉煤皮带机的中心线上方，方案一和方案二均为入炉煤皮带机角度呈0度平行线布置。本粒径在线分析系统可设置在入炉煤皮带上的任意一段倾斜段、水平段、落点段。

作为一种优选，所述的粒径在线分析系统的烘干装置4采用螺旋烘干机、分级筛分装置5采用分级筛，螺旋烘干机、分级筛的输送方式一致。

作为一种优选，所述的称重传感器7可采用电子秤称重方式也不限于红外线光电称重。

作为一种优选，所述的粒径在线分析系统机械电控部分与系统输煤电控起停联锁相连；煤料烘干温度、分级筛不同规格粒径称重重量、综合分布数据与数据处理器相连，同时可以实现互联网接入远程app监控，下达调整指示命令。

在线分析系统设置有就地控制与远程控制。在设备正常启动时，在线分析系统为远程控制并向中控室提供时实数据，在检修维护时为就地控制。

考虑到入炉煤取样误差情况：破碎机和筛分机设置的前后位置关系不同，如果破碎机先下煤、筛分机后下，则会出现破碎逃逸的大颗粒粒径全部压到入炉煤皮机1底部，而细颗粒全部在入炉煤皮带机1表面；反之，细颗粒全部在入炉煤皮带1底部，而大颗粒粒径在入炉煤皮带机1表面。传统取样方式多为表面取料，不能够客观真实的反映煤料粒径比重比例。针对这一问题，作为优选的，所述的取样方式包括犁煤器2和取料盘3，所述的犁煤器贴合入炉煤皮带机1底部犁取入炉煤皮带机1上的入炉煤料，所述的取料盘3切割煤料抛物线取料能够真实客观的反映煤料粒径比重比例。

作为一种优选，所述的烘干装置4包括滚筒、加热装置、传动装置和温控仪表，所述滚筒的内壁设有导料螺旋，导料螺旋的螺距内设有导料刮片；滚筒的外壁设有加热装置，加热装置与温控仪表相配合；滚筒的外壁还上设有传动装置，传动装置带动滚筒旋转从而推动煤料按螺旋方向前进；滚筒的进料口一侧设有与取样装置（犁煤器2、取料盘3）相配合的进料口，滚筒的出料口一侧设有与分级筛分装置5的进料口相配合的出料口。

所述的烘干装置4导料方式不限于螺旋和导料板结构，螺旋烘干机内部可设1-6个区间烘干导料。所述的烘干装置4中加热装置为电加热，不限于热空气流通加热、水夹套管加热。所述的烘干装置4温控仪表控制滚筒加热温度至50-900度，温控仪表与数据处理器9相连，温度控制在煤料不燃烧温度之间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。