1、微波飛灰測碳儀 解決的問題n 對燃煤發電廠，煤耗約占生產成本的80%, 因而設法促進完全燃燒，降低發電成本是火電廠的長期奮斗目標。當飛灰含碳量高時，反映出鍋爐風煤配比不合理，燃燒不完全，不但導致發電成本升高，而且也增大了氮氧化物氣體及固體顆粒的排放，對環境也造成嚴重的影響。如果能實現飛灰可燃物的在線監測，指導操作人員及時調整運行參數，優化鍋爐燃燒，將飛灰含碳量控制在最佳范圍內，提高鍋爐燃燒效率，是節約能源的重大措施。 1 微波測量原理 .0, 0,HEEEiHHiE在導體內部，對一定在導體內部，對一定頻率頻率的電磁波，麥克的電磁波，麥克斯韋方程組為：斯韋方程組為：2 兩個方程相比較，差別僅在于

2、第二式右邊多了一項，這兩個方程相比較，差別僅在于第二式右邊多了一項，這是由電磁波的傳輸媒質不同引起的，為微波測碳提供了理論是由電磁波的傳輸媒質不同引起的，為微波測碳提供了理論依據依據。.0,0,HEEiHHiE絕緣介質的絕緣介質的麥克斯韋方麥克斯韋方程組為：程組為： 鍋爐內未被燃燒的煤粉在高溫條件下，轉化成石墨狀碳鍋爐內未被燃燒的煤粉在高溫條件下，轉化成石墨狀碳 ，而，而石墨就是一種良導體，高頻電磁波傳入良導體后，衰減極快。在石墨就是一種良導體，高頻電磁波傳入良導體后，衰減極快。在微波電磁場中，微波電流（電磁波電流）流過石墨體積電阻產生微波電磁場中，微波電流（電磁波電流）流過石墨體積電阻產生焦

3、耳熱，將微波電磁場中的能量轉化成了熱能，飛灰中的石墨濃焦耳熱，將微波電磁場中的能量轉化成了熱能，飛灰中的石墨濃度越高，它吸收能量的作用就越度越高，它吸收能量的作用就越強強，反之亦然。因此，可由測量，反之亦然。因此，可由測量飛灰吸收微波能量的多少測量飛灰含碳量。飛灰吸收微波能量的多少測量飛灰含碳量。微波測量法的主要結構微波測量法的主要結構測量原理圖測量原理圖 關鍵技術關鍵技術3.1 3.1 功率相位結合法測量含碳量功率相位結合法測量含碳量 33.2 3.2 電容法降低煤種變化對測量結果的影響電容法降低煤種變化對測量結果的影響 通過功率與相位相結合的測量方法，大大提高了通過功率與相位相結合的測量方

4、法，大大提高了測量的精度。測量的精度。電容時域測量法是進行低頻介電參數測量的有效方電容時域測量法是進行低頻介電參數測量的有效方法，將它和微波法測量得到的數據聯合分析，大大法，將它和微波法測量得到的數據聯合分析，大大降低了不同煤種變化對飛灰含碳量測量的影響。降低了不同煤種變化對飛灰含碳量測量的影響。 3.1功率相位結合法測量含碳量3只測量微波能量的計算公式功率相位結合測量的計算的公式nC%=a1+a2(A) nC%=a1+a2(A) +a3() A:微波信號的功率衰減量a1 ， a2 變換系數 A:微波信號的功率衰減量 :微波信號的相位變化量 a1，a2，a3 變換系數)(0expzEE)(0e

5、xpzEE采用功率結合相位測量時數據采用功率結合相位測量時數據分布散點圖分布散點圖采用功率測量時數據采用功率測量時數據分布散點圖分布散點圖 從圖中可以看到對相同的兩組樣品進行測量，采用功率結合相位測從圖中可以看到對相同的兩組樣品進行測量，采用功率結合相位測量的方法大大提高了測量的線性和精度。量的方法大大提高了測量的線性和精度。 功功率率檢檢測測相相位位檢檢測測信信號號處處理理信信號號處處理理A A/ /D D轉轉換換鎖鎖相相環環路路被被測測介介質質喇喇叭叭饋饋源源信信號號處處理理功功率率檢檢測測控控制制器器功率相位結合測量含碳量結構圖功率相位結合測量含碳量結構圖3.2 電容法降低煤種變化對測量

6、結果的影響CuMgCaAlFeSi、和、 電容式測碳原理示圖 11/ dSC22/ dSCddSddSCCCCC0212121kCf1Skdf00f(A)+f(B)：微波變化量A:飛灰含碳量B: 等的氧化物微波測量過程中，含碳量是引起微微波測量過程中，含碳量是引起微波變化的主要因素，但是飛灰中所波變化的主要因素，但是飛灰中所含的氧化物也會對測量結果造成一含的氧化物也會對測量結果造成一定影響。電容法測量氧化物的介電定影響。電容法測量氧化物的介電常數，有效降低了常數，有效降低了f(Bf(B) )的影響。的影響。 系統特點 4.1 4.1 均速采樣均速采樣 均速取樣使得測量具有代表性，真實反映飛灰均

7、速取樣使得測量具有代表性，真實反映飛灰含碳量。含碳量。 4.2 4.2 可控數字微波源及可控數字微波源及PLLPLL技術技術 普通微波源存在的時漂和溫漂，使得測量不普通微波源存在的時漂和溫漂，使得測量不能保證準確。可控數字微波源很好地解決了能保證準確。可控數字微波源很好地解決了這個問題。這個問題。 44.1 4.1 均速采樣均速采樣 氣固兩相氣固兩相流體的取樣，流體的取樣，有三種情況：有三種情況：取樣速度等于、取樣速度等于、小于或大于來小于或大于來流速度。后兩流速度。后兩種情況都將會種情況都將會使得探頭進口使得探頭進口附近的氣流流附近的氣流流線改變方向，線改變方向，導致取樣不具導致取樣不具代表

8、性。代表性。 負壓管設計時負壓管設計時充分考慮并參充分考慮并參考了了流體動考了了流體動力學相關知識，力學相關知識，使得煙道內氣使得煙道內氣體流過它的時體流過它的時候，會在取樣候，會在取樣管和它之間形管和它之間形成一個與煙道成一個與煙道相同的壓差，相同的壓差，實現均速取樣。實現均速取樣。 取樣器示意圖取樣器示意圖 取樣示意取樣示意4.2 可控數字微波源及可控數字微波源及PLL技術技術 測量結果和測量結果和微波頻率有微波頻率有著直接關系，著直接關系，數字微波源數字微波源很好地解決很好地解決普通微波源普通微波源存在的微波存在的微波輸出頻率的輸出頻率的時飄和溫飄。時飄和溫飄。微波源原理圖微波源原理圖

9、鎖相環電路結構鎖相環電路結構 通過合理選通過合理選擇環路參數（主擇環路參數（主要是環路濾波器要是環路濾波器的參數）可以在的參數）可以在滿足解調要求的滿足解調要求的條件下使閉環帶條件下使閉環帶寬盡可能窄，很寬盡可能窄，很好地抑制了噪聲，好地抑制了噪聲，保證了微波輸出保證了微波輸出頻率的穩定，為頻率的穩定，為測量提供了可靠測量提供了可靠保證。保證。鎖相環電路鎖相環電路均速取樣器由煙道中均速取樣器由煙道中的插入部分、取樣管、的插入部分、取樣管、旋風分離器、靜壓管旋風分離器、靜壓管等部分組成。現場安等部分組成。現場安裝在空氣預熱器之后，裝在空氣預熱器之后，收塵器之前的煙道壁收塵器之前的煙道壁上，下連測

10、量柜。上上，下連測量柜。上位顯示操作單元裝在位顯示操作單元裝在集控室中。集控室中。 產品的現場安裝產品的現場安裝安裝示意圖安裝示意圖5現場安裝圖片現場安裝圖片1 1現場安裝圖片現場安裝圖片2 2 主要技術參數及性能指標主要技術參數及性能指標n測量范圍：測量范圍： 0 015% 015% 030%30%（可設定）（可設定）n相對誤差：相對誤差： 1%1%n滯后時間：滯后時間： 180s 180sn輸出信號：輸出信號： 4 420mA20mA、0 05V5Vn通訊接口：通訊接口： RS485RS485n防護等級：防護等級： IP 63IP 63n工作溫度：工作溫度： -10-10+50+50n環境

11、濕度：環境濕度： 0 0 90%90%n重重 量：量： 75 kg75 kgn氣氣 源：源： 0.6 MPa0.6 MPan電電 源：源： 220VAC 50Hz 700W220VAC 50Hz 700Wn體體 積（外型尺寸）：積（外型尺寸）：400mm400mm600mm600mm1000 mm1000 mm6n HTWHTW型微波飛灰測碳儀在分析了其它同類產品的優缺點的基礎上，型微波飛灰測碳儀在分析了其它同類產品的優缺點的基礎上，采用了一系列新技術，使得系統功能大為改善。采用了一系列新技術，使得系統功能大為改善。n1 1、微波測量結合電容法降低了煤種變化的影響；、微波測量結合電容法降低了煤種變化的影響；n2 2、采用、采用PLLPLL數字微波源消除了普通微波源頻率輸出的時漂和溫漂；數字微波源消除了普通微波源頻率輸出的時漂和溫漂；n3 3、采用了均速取樣器進行取樣保證了取樣的代表性；、采用了均速取樣器進行取樣保證了取樣的代表性；n4 4、采用了預熱空氣加壓反吹法解決了灰路堵塞的問題；、采用了預熱空氣加壓反吹法解決了灰路堵塞的問題；n5 5、加入了樣灰留取功能；、加入了樣灰留取功能；n6 6、加了防掉電實時時鐘和完備的自診斷功能；、加了防掉電實時時鐘和完備的自診斷功能；n