基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及飛灰含碳量測量技術領域，具體涉及一種基于脈沖放電等離子體光譜 的飛灰含碳量測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 飛灰含碳量直接反映了爐內煤粉的燃燒效率，快速測量飛灰含碳量，有助利于指 導運行人員正確調整風煤比和煤粉細度。在燃燒調整試驗期間，可大大提高試驗效率，快速 診斷鍋爐性能，保障鍋爐的高效燃燒，并減少試驗所需的人力物力財力成本。目前燃燒調整 試驗期間的飛灰含碳量測量均是在煙道上進行取樣，在實驗室分析根據燃燒失重法獲得飛 灰含碳量測量結果。該方法分析時間長，導致測量結果不能及時反映當前的燃燒工況，降低 了燃燒調整試驗的效率。此外，國內外也有飛灰含碳量在線測量裝置在現場應用，大多是基 于微波吸收法和快速灼燒法。這類設備大多是利用取樣槍將飛灰從煙道中取出，當取樣量 或取樣時間達到預設值時開始檢測，檢測完的飛灰再通過排灰管排回煙道。取樣槍堵灰是 該類飛灰含碳量在線測量裝置存在的主要問題之一。其中，微波吸收法的測量精確度受煤 種變化的影響較大，測量穩定性和精度都不理想；快速灼燒法的測量周期通常需要10-15 分鐘，較難滿足飛灰含碳量快速測量的要求。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于解決飛灰含碳量快速/在線測量結果不理想的問題，提供一種 基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量裝置，并提供一種基于脈沖放電等離子體光 譜的飛灰含碳量測量方法。
[0004] 本發明涉及的一種基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量裝置是通過以 下技術方案實現的：
[0005] -種基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量裝置，包括主機和測量槍，
[0006] 所述主機包括顯示屏、控制模塊、光譜分析處理模塊、脈沖高壓電源模塊，所述光 譜分析處理模塊用于根據采集透鏡和光纖采集到的光譜信號計算和存儲獲得的飛灰含碳 量數據；所述脈沖高壓電源模塊用于向放電電極提供脈沖高壓電；所述控制模塊用于控制 測量裝置的參數設置，包括裝置啟動開關、脈沖頻率、高壓電源電壓、光譜采集的延時和門 寬；所述顯示屏用于顯示飛灰含碳量測量結果、脈沖頻率、高壓電源電壓、光譜采集的延時 和門寬；
[0007] 所述測量槍包括筒狀腔體、延伸地設置在腔體前端的放電電極、設置在腔體內的 采集透鏡、光纖和導線，所述的光纖一端設置在腔體內用于采集光譜信號，另一端與光譜分 析處理模塊連接，所述放電電極的兩極通過導線連接脈沖高壓電源模塊。
[0008] 進一步地，所述脈沖高壓電源模塊的脈沖電壓為2000-20000V，脈沖頻率為 I-IOHz0
[0009] 進一步地，所述光譜采集的門寬為O-Ims。
[0010] 本發明涉及的一種基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量方法是通過以 下技術方案實現的：
[0011] 一種采用如所述測量裝置的飛灰含碳量測量方法，包括以下步驟：
[0012] 1)通過煙氣管道上開設的測量孔把測量槍插入煙氣管道內，打開測量裝置啟動開 關，脈沖高壓電源模塊以設置好的頻率通過放電電極釋放高壓電，放電電極間的煙氣被激 發形成等離子體，煙氣中的飛灰顆粒流經等離子體區域時被快速激發，并同時發射光譜信 號；
[0013] 2)飛灰顆粒激發形成的發射光譜信號通過測量槍內的采集透鏡聚焦后進入光纖， 由光纖傳輸至測量裝置內的光譜分析處理模塊進行采集；
[0014] 3)由采集到的光譜數據，根據飛灰含碳量和特征譜線強度的標定函數，計算得到 對應的飛灰含碳量的測量結果，所述標定函數為：
[0016] C為飛灰含碳量，單位為wt. %，
[0017] b為標定函數的常數，
[0018] 為對含碳量有顯著貢獻的飛灰中所含的第i個元素的強度回歸系數，
[0019] I1為對含碳量有顯著貢獻的飛灰中所含的第i個元素的譜線強度，
[0020] k為對含碳量有顯著貢獻的元素個數；
[0021] 將檢測得到的光譜數據中對含碳量有顯著貢獻的元素特征譜線強度數據依次代 入上述公式，即可計算得到飛灰含碳量；
[0022] 4)將飛灰含碳量的測量結果由測量裝置中的顯示屏進行顯示，并存儲在測量裝置 的光譜分析處理模塊。
[0023] 進一步地，把測量槍插入煙氣管道上的不同測量孔，以及同一測量孔的不同深度， 可以實現煙道內飛灰含碳量的網格法測量。
[0024] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0025] 本發明的基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量裝置及方法，通過將測量 槍插入煙道上不同的測量孔及不同的深度，可以實現飛灰含碳量的網格法測量，提高了飛 灰含碳量測量的可靠性，并可以獲得煙道內飛灰含碳量的二維分布。電極間的高壓放電直 接擊穿煙氣形成等離子體，從而激發流經等離子體區域的飛灰，解決了由于現有飛灰含碳 量在線測量裝置中取樣系統堵塞的問題。采用本發明的測量裝置，結構簡單輕便，可以實現 1分鐘內完成飛灰含碳量測量，達到快速測量的要求。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0027] 圖2為本發明實際使用示意圖。
[0028] 其中：1.主機；2.測量槍；3.顯示屏；4.控制模塊；5.光譜分析處理模塊；6.高壓 脈沖電源模塊；7.腔體；8.放電電極；9.采集透鏡；10.光纖；11.導線；12.煙氣管道。
【具體實施方式】
[0029] 下面通過具體實施例對本發明的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一 贅述，但本下面結合附圖和具體實施發明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0030] 如圖1所示，一種基于脈沖放電等離子體光譜的飛灰含碳量測量裝置，包括主機1 和測量槍2，
[0031] 所述主機1包括顯示屏3、控制模塊4、光譜分析處理模塊5、脈沖高壓電源模塊6， 所述光譜分析處理模塊5用于根據采集透鏡9和光纖10采集到的光譜信號計算和存儲獲 得的飛灰含碳量數據；所述脈沖高壓電源模塊6用于向放電電極8提供脈沖高壓電，脈沖電 壓為2000-20000V，脈沖頻率為I-IOHz ;所述控制模塊4用于控制測量裝置的參數設置，包 括裝置啟動開關、脈沖頻率、高壓電源電壓、光譜采集的延時和門寬；所述顯示屏3用于顯 示飛灰含碳量測量結果、脈沖頻率、高壓電源電壓、光譜采集的延時和門寬；
[0032] 所述測量槍2包括筒狀腔體7、延伸地設置在腔體7前端的放電電極8、設置在腔 體7內的采集透鏡9、光纖10和導線11，所述的光纖10 -端設置在腔體7內用于采集光譜 信號，另一端與光譜分析處理模塊5連接，所述放電電極8的兩極通過導線11連接脈沖高 壓電源模塊6。
[0033] 本實施例中，所述光譜采集的門寬為O-Ims。
[0034] 所述測量裝置結構簡單，使用方便，因為不用抽取飛灰，而是采用電極間的高壓放 電直接擊穿煙氣形成等離子體，從而激發流經等離子體區域的飛灰獲得光譜信號，解決了 由于現有飛灰含碳量在線測