CN109557278A - 一种libs煤质在线智能快速检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种LIBS煤质在线智能快速检测系统，包括采样系统、送样系统、烘干系统、破碎系统、吸料压饼系统、送饼系统、LIBS检测系统和包装打码系统八个模块，采样系统用于获取全水分煤样并送至送样系统，送样系统将煤样输送至烘干系统，烘干系统将全水分煤样水分控制在一定范围之内；破碎系统用于将经过烘干系统后的煤样研磨得到煤粉；压饼系统用于完成煤饼的压制，送饼系统将压制的两块煤饼分别送至LIBS检测系统和包装打码系统，LIBS检测系统用于检测其中一块煤饼；包装打码系统用于完成两块煤饼的自动包装和喷码。本发明实现实时、快速、准确地对燃煤电厂入炉煤质进行分析检测，采用模块化设计，适用于各种工况下的不同组合使用，安装维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤电厂煤质分析检验领域，具体涉及一种LIBS煤质在线智能快速检测系统。
背景技术
燃煤电厂煤质分析是用物理和化学的方法对煤样进行化验和测试工作，一般在实验室完成。批次煤要得到分析煤样需经过初级采样、破碎、缩分、收样、制样等环节。实验室煤质分析要进行若干步骤，每一步骤的过程又有长有短，获得最终煤质化验报告的时间较长，一般在24小时左右。
而电厂燃料管理工作必须严格根据煤质化验报告进行，如煤场分区管理、分类存放、煤场配煤、煤场盘煤、热值差管理、安全经济掺烧、脱硫脱硝、超低排放、正平衡计算煤耗等。目前通过实验室进行煤质分析出报告单的时间严重滞后于入厂煤接卸和入炉煤上仓，传统的解决办法为历史数据平均值替代法，但误差很大，错误很多，不能作为数字化煤场管理实时指导依据，一旦发生煤质的异常情况，管理流程不可逆无法纠偏和更正。对于煤场管理而言容易导致数字化煤场数据失真，煤场管理失效；对于配煤上仓而言，轻则导致锅炉燃烧不稳，调整频繁难度大，严重时发生火嘴和一次风管烧坏、制粉系统爆炸等事故。
煤质的成分、特性对燃煤电厂安全经济生产及环境保护具有极其重要的影响，多数燃煤电厂的煤炭质量得不到保证，煤种繁多且经常变化，因此造成的锅炉出力不足及热损失较大，锅炉结焦、积灰、熄火等情况时有发生，入炉煤质对机组运行的安全性和经济性有很大影响，煤质的掺烧使得难以准确判断事实入炉煤质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有煤质分析存在的上述各种缺陷，提供一种LIBS煤质在线智能快速检测系统，实现实时、快速、准确地对燃煤电厂入炉煤质进行分析检测，为数字化煤场管理实时指导依据，采用模块化设计，适用于各种工况下的不同组合使用，安装维护方便。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种LIBS煤质在线智能快速检测系统，包括采样系统、送样系统、烘干系统、破碎系统、吸料压饼系统、送饼系统、LIBS检测系统和包装打码系统八个模块，其中采样系统、送样系统布置在现有采样间内，为非标设计模块部分，烘干系统、破碎系统、吸料压饼系统、送饼系统、LIBS检测系统、包装打码系统布置在实验室内，为标准模块部分；所述采样系统用于获取全水分煤样并送至送样系统，送样系统将煤样输送至烘干系统，烘干系统将全水分煤样水分控制在一定范围之内；破碎系统用于将经过烘干系统后的煤样研磨得到煤粉；吸料压饼系统用于完成煤饼的压制，送饼系统将吸料压饼系统获得的两块煤饼分别送至LIBS检测系统和包装打码系统(一块煤饼进入LIBS检测系统检测，另一块煤饼用于存查比对)，LIBS检测系统用于检测其中一块煤饼，分析煤质的发热量、灰分、挥发分、硫分、灰熔点指标；包装打码系统用于完成两块煤饼的自动包装和喷码。
按上述方案，所述采样系统包括原采样设备、缩分器和第一称重设备，缩分器设置在原采样设备的次级缩分器后，用于按照国标完成次级缩分采样，获得200～300g的6mm全水分煤样，第一称重设备用于秤取煤样并将煤样倒入送样系统。
按上述方案，所述送样系统包括输送料杯、输送链和水分检测仪，输送料杯用于装入经过次级缩分的6mm全水分煤样；输送链结合现场情况和后级实验室的位置，采用水平传输和垂直提升相结合，将煤样输送至烘干系统的受料料斗之中，并将输送料杯送回来重复使用；水分检测仪用于在输送过程中检测煤样的含水量。
按上述方案，所述烘干系统包括受料料斗、振动给料机、钢板输送带和烘干设备，振动给料机用于将倒入受料料斗的煤样均匀摊铺到钢板输送带上；烘干设备设磁力除铁装置、近红外水分检测装置，用于将煤样水分控制在一定的范围之内。
按上述方案，所述破碎系统包括研钵破碎机，研钵破碎机用于将经过烘干系统后的煤样研磨制粉，形成0.2mm煤粉。
按上述方案，所述吸料压饼系统包括真空吸料机、第二称重设备、压饼机和弃料装置，真空吸料机用于将磨制的0.2mm煤粉收集到煤粉料斗中，第二称重设备用于再次称重煤粉，同磨制之前的煤样重量比对，判断破碎系统是否残留煤样；磨制的0.2mm煤粉通过煤粉料斗送至压饼机的填料料斗中，完成煤饼的压制，压饼机压制的两块煤饼其中一块用于LIBS检测，另外一块连同经LIBS检测过的煤饼一起封存用于存查比对使用；弃料装置用于接收压饼机的填料料斗中剩余的煤粉以及压饼过程中产生的漏粉，通过真空吸料机完成弃样并回到采样间弃料装置的弃样当中。
按上述方案，所述送饼系统包括真空吸盘、单轴机器人，单轴机器人和真空吸盘用于配合将第一块煤饼送至LIBS检测系统，然后将第二块煤饼送至包装打码系统，最后将检测完的第一块煤饼送至包装打码系统。
按上述方案，所述LIBS检测系统包括三轴工作台、激光探针和光谱仪，三轴工作台用于放置被测煤样；激光探针用于采用高能量密度激光脉冲激发被测煤样，产生等离子体；光谱仪用于对等离子体中原子和离子的能级跃迁特征光谱进行分析，得出各个元素成分，分析煤质的发热量、灰分、挥发分、硫分、灰熔点指标。
按上述方案，所述包装打码系统包括包装机和打码机，包装机和打码机分别用于完成两块煤饼的自动包装和喷码，包装好后放入存放箱中，每天由人工收集一次，放入实验室存样柜中。
本发明的工作原理：从现有的采样设备，通过缩分器取得300g左右6mm全水分煤样，煤样经过第一称重设备的称重后倒入输送料杯；通过输送链将煤样输送至实验室的烘干系统的受料料斗，输送过程中利用水分检测仪检测煤样的含水量；倒入烘干系统的受料料斗，经过振动给料机均匀摊铺到烘干系统的钢板输送带上，通过步进电机控制烘干时间，烘干时间取决于煤样的含水量高低，烘干系统温度为50度，最终通过烘干时间将煤样水分控制在一定的范围之内；经过烘干系统后的煤样通过破碎系统的研钵破碎机，研磨3min后得到0.2mm煤粉；煤粉经过真空吸料机收集并送至煤粉料斗中，经过第二称重设备的再次称重后，送至压饼机的填料料斗中；压饼机得到进料信号后先后压制两片煤饼，压饼机填料料斗中剩余的煤粉以及压饼过程中产生的漏粉等，通过真空吸料机完成弃样回收，弃样直接送回采样间的弃样当中；送饼系统首先把第一块煤饼送至LIBS检测系统，分析煤质的发热量、灰分、挥发分、硫分、灰熔点等指标；两块煤饼(一块已检测，另一块用于存查比对)最后都由送饼系统送至包装打码系统，进行包装和喷码。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明解决了传统实验室煤质分析耗时较长问题，可实时、快速、准确地对燃煤电厂入炉煤质进行在线分析检测，为数字化煤场管理实时指导依据；
2、本发明解决了现有在线煤质检测结果与实验室结果偏差较大的问题，通过建立煤样数据库并不断更新学习，可以更加准确的检测煤质成分；
3、本发明将采样、制样、检测、分析等环节模块化设计，适用于各种工况下的不同组合使用，安装维护方便。
附图说明
图1为本发明LIBS煤质在线智能快速检测系统的总体流程图；
图中，1-采样系统，2-送样系统，3-烘干系统，4-破碎系统，5-吸料压饼系统，6-送饼系统，7-LIBS检测系统，8-包装打码系统。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的原理和特征进一步的描述。
参见图1所示，本发明所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，包括采样系统1、送样系统2、烘干系统3、破碎系统4、吸料压饼系统5、送饼系统6、LIBS检测系统7、包装打码系统8八个模块设计，各系统模块独立制作、装配和运输，根据不同的现场条件摆放和设计模块间的过度传送系统，其中采样系统1、送样系统2布置在现有采样间内，为非标设计模块部分，烘干系统3、破碎系统4、吸料压饼系统5、送饼系统6、LIBS检测系统7、包装打码系统8布置在实验室内，为标准模块部分。
采样系统1包括原采样设备11、缩分器12和第一称重设备13，从现有的原采样设备11的常规采样次级缩分器后面增加一套缩分器12，缩分器12按照国标完成次级缩分采样，获得300g左右6mm全水分煤样，如果现有次级缩分器是皮带中部缩分，缩分器12采用增加一个采样头，如果现有次级缩分器是圆盘缩分则缩分器12采用增加一个通道即可，如果现场采用的是旋转缩分，高度影响难以取样或取样不符合国标的话，则需要更换现有次级缩分器；全水分煤样经过第一称重设备13秤取后倒入送样系统2的专用输送料杯21。
送样系统2包括输送料杯21、输送链22和水分检测仪23，经过次级缩分6mm全水分煤样全部装入输送料杯21(专用容器)之中，进入输送料杯21之前通过第一称重设备13秤取煤样的重量，通过专用的输送链22(辊道传输系统)，结合现场情况和后级实验室的位置，采用水平传输和垂直提升相结合，将煤样输送至实验室的烘干系统3，并将输送料杯21送回来重复使用；输送过程中利用水分检测仪23检测煤样的含水量，采样系统1、送样系统2结合不同的采样间布置和实验室位置进行非标设计。
烘干系统3包括受料料斗31、振动给料机32、钢板输送带33和烘干设备34，煤样倒入烘干系统3的受料料斗31，经过振动给料机32均匀摊铺到烘干系统3的钢板输送带33上，烘干设备设磁力除铁、近红外水分检测，通过步进电机控制烘干时间，烘干系统可以按照顺序布置8个煤样，烘干时间取决于煤样的含水量高低，烘干设备34温度为50度，最终通过烘干时间将煤样水分控制在一定的范围之内。
破碎系统4包括研钵破碎机41，经过烘干系统3后煤样通过研钵破碎机41制粉，磨粉时间2～3min，研磨3min后得到0.2mm煤粉。
吸料压饼系统5包括真空吸料机51、煤粉料斗52、第二称重设备53、压饼机54和弃料装置55，磨制的0.2mm煤粉经过真空吸料机51收集到煤粉料斗52中，经过第二称重设备53的再次称重后，送至压饼机54的填料料斗中；压饼机54得到进料信号后先后压制两块煤饼，完成煤饼的压制，压制的2块煤饼一块用于LIBS检测，另外一块连同检测过的煤饼一起封存用于存查比对使用，压饼机54的填料料斗中剩余的煤粉以及压饼过程中产生的漏粉等，通过真空吸料机51完成弃样，弃样直接回到采样间弃料装置55的弃样当中。
送饼系统6包括真空吸盘61、单轴机器人62，送饼系统6首先把第一块煤饼送至LIBS检测系统7，LIBS检测系统7包括三轴工作台71、激光探针72和光谱仪73，激光探针72采用高能量密度激光脉冲激发三轴工作台71的被测煤样，产生等离子体；光谱仪对等离子体中原子和离子的能级跃迁特征光谱进行分析，得出各个元素成分，分析煤质的发热量、灰分、挥发分、硫分、灰熔点等指标。
包装打码系统8包括包装机81和打码机82，第二块煤饼送至包装打码系统8，经LIBS检测系统7检测完的第一块煤饼也送至包装打码系统8，两块煤饼(一块已检测，另一块用于存查比对)最后都由送饼系统6送至包装打码系统8，分别通过包装机81和喷码机82完成对两块煤饼的自动包装和喷码，包装完成后的样品放入存放箱中，每天由人工收集一次，放入实验室存样柜中。
以上内容结合附图对本发明进行了示例性说明，在结构和布局方面还有多种变化和变型，因此等同的技术方案也属于本发明的范畴，采用本发明的构思和方案的非实质性改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种LIBS煤质在线智能快速检测系统,其特征在于：包括采样系统、送样系统、烘干系统、破碎系统、吸料压饼系统、送饼系统、LIBS检测系统和包装打码系统八个模块，其中采样系统、送样系统布置在现有采样间内，为非标设计模块部分，烘干系统、破碎系统、吸料压饼系统、送饼系统、LIBS检测系统、包装打码系统布置在实验室内，为标准模块部分；所述采样系统用于获取全水分煤样并送至送样系统，送样系统将煤样输送至烘干系统，烘干系统将全水分煤样水分控制在一定范围之内；破碎系统用于将经过烘干系统后的煤样研磨得到煤粉；吸料压饼系统用于完成煤饼的压制，送饼系统将吸料压饼系统获得的两块煤饼分别送至LIBS检测系统和包装打码系统，LIBS检测系统用于检测其中一块煤饼，分析煤质的发热量、灰分、挥发分、硫分、灰熔点指标；包装打码系统用于完成两块煤饼的自动包装和喷码。
2.根据权利要求1所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述采样系统包括原采样设备、缩分器和第一称重设备，缩分器设置在原采样设备的次级缩分器后，用于按照国标完成次级缩分采样，获得200～300g的6mm全水分煤样，第一称重设备用于秤取煤样并将煤样倒入送样系统。
3.根据权利要求1所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述送样系统包括输送料杯、输送链和水分检测仪，输送料杯用于装入经过次级缩分的6mm全水分煤样；输送链结合现场情况和后级实验室的位置，采用水平传输和垂直提升相结合，将煤样输送至烘干系统的受料料斗之中，并将输送料杯送回来重复使用；水分检测仪用于在输送过程中检测煤样的含水量。
4.根据权利要求1所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述烘干系统包括受料料斗、振动给料机、钢板输送带和烘干设备，振动给料机用于将倒入受料料斗的煤样均匀摊铺到钢板输送带上；烘干设备设磁力除铁装置、近红外水分检测装置，用于将煤样水分控制在一定的范围之内。
5.根据权利要求1所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述破碎系统包括研钵破碎机，研钵破碎机用于将经过烘干系统后的煤样研磨制粉，形成0.2mm煤粉。
6.根据权利要求1所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述吸料压饼系统包括真空吸料机、第二称重设备、压饼机和弃料装置，真空吸料机用于将磨制的0.2mm煤粉收集到煤粉料斗中，第二称重设备用于再次称重煤粉，同磨制之前的煤样重量比对，判断破碎系统是否残留煤样；磨制的0.2mm煤粉通过煤粉料斗送至压饼机的填料料斗中，完成煤饼的压制，压饼机压制的两块煤饼其中一块用于LIBS检测，另外一块连同经LIBS检测过的煤饼一起封存用于存查比对使用；弃料装置用于接收压饼机的填料料斗中剩余的煤粉以及压饼过程中产生的漏粉，通过真空吸料机完成弃样并回到采样间弃料装置的弃样当中。
7.根据权利要求1或6所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述送饼系统包括真空吸盘、单轴机器人，单轴机器人和真空吸盘用于配合将第一块煤饼送至LIBS检测系统，然后将第二块煤饼送至包装打码系统，最后将检测完的第一块煤饼送至包装打码系统。
8.根据权利要求7所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述LIBS检测系统包括三轴工作台、激光探针和光谱仪，三轴工作台用于放置被测煤样；激光探针用于采用高能量密度激光脉冲激发被测煤样，产生等离子体；光谱仪用于对等离子体中原子和离子的能级跃迁特征光谱进行分析，得出各个元素成分，分析煤质的发热量、灰分、挥发分、硫分、灰熔点指标。
9.根据权利要求7所述的LIBS煤质在线智能快速检测系统，其特征在于：所述包装打码系统包括包装机和打码机，包装机和打码机分别用于完成两块煤饼的自动包装和喷码，包装好后放入存放箱中，每天由人工收集一次，放入实验室存样柜中。
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