基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及飞灰含碳量测量技术领域，具体涉及一种基于脉冲放电等离子体 光谱的飞灰含碳量测量装置。
【背景技术】
[0002] 飞灰含碳量直接反映了炉内煤粉的燃烧效率，快速测量飞灰含碳量，有助利于指 导运行人员正确调整风煤比和煤粉细度。在燃烧调整试验期间，可大大提高试验效率，快速 诊断锅炉性能，保障锅炉的高效燃烧，并减少试验所需的人力物力财力成本。目前燃烧调整 试验期间的飞灰含碳量测量均是在烟道上进行取样，在实验室分析根据燃烧失重法获得飞 灰含碳量测量结果。该方法分析时间长，导致测量结果不能及时反映当前的燃烧工况，降低 了燃烧调整试验的效率。此外，国内外也有飞灰含碳量在线测量装置在现场应用，大多是基 于微波吸收法和快速灼烧法。这类设备大多是利用取样枪将飞灰从烟道中取出，当取样量 或取样时间达到预设值时开始检测，检测完的飞灰再通过排灰管排回烟道。取样枪堵灰是 该类飞灰含碳量在线测量装置存在的主要问题之一。其中，微波吸收法的测量精确度受煤 种变化的影响较大，测量稳定性和精度都不理想；快速灼烧法的测量周期通常需要10-15 分钟，较难满足飞灰含碳量快速测量的要求。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于解决飞灰含碳量快速/在线测量结果不理想的问题，提供 一种基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置。
[0004] 本实用新型涉及的一种基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置是通 过以下技术方案实现的：
[0005] -种基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置，包括主机和测量枪，
[0006] 所述主机包括显示屏、控制模块、光谱分析处理模块、脉冲高压电源模块，所述光 谱分析处理模块用于根据采集透镜和光纤采集到的光谱信号计算和存储获得的飞灰含碳 量数据；所述脉冲高压电源模块用于向放电电极提供脉冲高压电；所述控制模块用于控制 测量装置的参数设置，包括装置启动开关、脉冲频率、高压电源电压、光谱采集的延时和门 宽；所述显示屏用于显示飞灰含碳量测量结果、脉冲频率、高压电源电压、光谱采集的延时 和门宽；
[0007] 所述测量枪包括筒状腔体、延伸地设置在腔体前端的放电电极、设置在腔体内的 采集透镜、光纤和导线，所述的光纤一端设置在腔体内用于采集光谱信号，另一端与光谱分 析处理模块连接，所述放电电极的两极通过导线连接脉冲高压电源模块。
[0008] 进一步地，所述脉冲高压电源模块的脉冲电压为2000-20000V，脉冲频率为 1-lOHzo
[0009] 进一步地，所述光谱采集的门宽为〇-lms。
[0010] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0011] 本实用新型通过将测量枪插入烟道上不同的测量孔及不同的深度，可以实现飞灰 含碳量的网格法测量，提高了飞灰含碳量测量的可靠性，并可以获得烟道内飞灰含碳量的 二维分布。电极间的高压放电直接击穿烟气形成等离子体，从而激发流经等离子体区域的 飞灰，解决了由于现有飞灰含碳量在线测量装置中取样系统堵塞的问题。采用本实用新型 的测量装置，结构简单轻便，可以实现1分钟内完成飞灰含碳量测量，达到快速测量的要 求。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0013] 图2为本实用新型实际使用示意图。
[0014] 其中：1.主机；2.测量枪；3.显示屏；4.控制模块；5.光谱分析处理模块；6.高压 脉冲电源模块；7.腔体；8.放电电极；9.采集透镜；10.光纤；11.导线；12.烟气管道。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此 一一赘述，但本下面结合附图和具体实施实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施 例。
[0016] 如图1所示，一种基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置，包括主机1 和测量枪2，
[0017] 所述主机1包括显示屏3、控制模块4、光谱分析处理模块5、脉冲高压电源模块6， 所述光谱分析处理模块5用于根据采集透镜9和光纤10采集到的光谱信号计算和存储获 得的飞灰含碳量数据；所述脉冲高压电源模块6用于向放电电极8提供脉冲高压电，脉冲电 压为2000-20000V，脉冲频率为l-Ι0Hz;所述控制模块4用于控制测量装置的参数设置，包 括装置启动开关、脉冲频率、高压电源电压、光谱采集的延时和门宽；所述显示屏3用于显 示飞灰含碳量测量结果、脉冲频率、高压电源电压、光谱采集的延时和门宽；
[0018] 所述测量枪2包括筒状腔体7、延伸地设置在腔体7前端的放电电极8、设置在腔 体7内的采集透镜9、光纤10和导线11，所述的光纤10 -端设置在腔体7内用于采集光谱 信号，另一端与光谱分析处理模块5连接，所述放电电极8的两极通过导线11连接脉冲高 压电源模块6。
[0019] 本实施例中，所述光谱采集的门宽为0-lms。
[0020] 所述测量装置结构简单，使用方便，因为不用抽取飞灰，而是采用电极间的高压放 电直接击穿烟气形成等离子体，从而激发流经等离子体区域的飞灰获得光谱信号，解决了 由于现有飞灰含碳量在线测量装置中取样系统堵塞的问题，同时可以实现1分钟内完成飞 灰含碳量测量，达到快速测量的要求，极大的提高测量速度和效率。
[0021] 利用上述实施例的测量装置，其飞灰含碳量测量步骤如下：
[0022] 一种采用如所述测量装置的飞灰含碳量测量方法，包括以下步骤：
[0023] 1)通过烟气管道12上开设的测量孔把测量枪2插入烟气管道12内（见图2)，打 开测量装置启动开关，脉冲高压电源模块6以设置好的频率通过放电电极8释放高压电，放 电电极8间的烟气被激发形成等离子体，烟气中的飞灰颗粒流经等离子体区域时被快速激 发，并同时发射光谱信号；
[0024] 2)飞灰颗粒激发形成的发射光谱信号通过测量枪2内的采集透镜9聚焦后进入光 纤10,由光纤10传输至测量装置内的光谱分析处理模块5进行采集；
[0025] 3)由采集到的光谱数据，根据飞灰含碳量和特征谱线强度的标定函数，计算得到 对应的飞灰含碳量的测量结果，所述标定函数为：
[0026]
[0027] C为飞灰含碳量，单位为wt.%，
[0028] b为标定函数的常数，
[0029] 为对含碳量有显著贡献的飞灰中所含的第i个元素的强度回归系数，
[0030] L为对含碳量有显著贡献的飞灰中所含的第i个元素的谱线强度，
[0031] k为对含碳量有显著贡献的元素个数；
[0032] 将检测得到的光谱数据中对含碳量有显著贡献的元素特征谱线强度数据依次代 入上述公式，即可计算得到飞灰含碳量；
[0033] 4)将飞灰含碳量的测量结果由测量装置中的显示屏3进行显示，并存储在测量装 置的光谱分析处理模块5中。
[0034] 为获得更加准确的数据，测量时把测量枪2插入烟气管道12上的不同测量孔，以 及同一测量孔的不同深度，可以实现烟道内飞灰含碳量的网格法测量，获得烟道内飞灰含 碳量的二维分布。
[0035] 开始测量时，将测量枪2插入烟道上的测量孔，如图2所示。通过主机1的控制模 块4开启整个装置，并由控制模块4设置好测量装置的主要参数，包括脉冲频率、高压电源 电压、光谱采集的延时和门宽。确认后通过控制模块4同时启动脉冲高压电源模块6的电 压输出与光谱分析处理模块5的光谱采集。测量枪2顶端的放电电极8以设置好的频率进 行脉冲放电击穿烟气管道12中的烟气形成等离子体，烟气中的飞灰颗粒流经等离子体区 域时被快速激发，并发射光谱信号。光谱信号再经过采集透镜9聚焦耦合进入光纤10,传输 至光谱分析处理模块5并转化为电信号进行处理，获得的飞灰含碳量测量结果显示在显示 屏3上，并存储于光谱分析处理模块5中。
[0036] 本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是 对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础 上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实 用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置，其特征在于，包括主机 (1)和测量枪（2)， 所述主机（1)包括显示屏（3)、控制模块（4)、光谱分析处理模块（5)、脉冲高压电源 模块(6)，所述光谱分析处理模块（5)用于根据采集透镜（9)和光纤（10)采集到的光谱信 号计算和存储获得的飞灰含碳量数据；所述脉冲高压电源模块（6)用于向放电电极（8)提 供脉冲高压电；所述控制模块（4)用于控制测量装置的参数设置，包括装置启动开关、脉冲 频率、高压电源电压、光谱采集的延时和门宽；所述显示屏（3)用于显示飞灰含碳量测量结 果、脉冲频率、高压电源电压、光谱采集的延时和门宽； 所述测量枪（2)包括筒状腔体（7)、延伸地设置在腔体（7)前端的放电电极（8)、设置 在腔体（7)内的采集透镜（9)、光纤（10)和导线（11)，所述的光纤（10) -端设置在腔体 (7)内用于采集光谱信号，另一端与光谱分析处理模块（5)连接，所述放电电极（8)的两极 通过导线（11)连接脉冲高压电源模块（6)。2. 根据权利要求1所述的基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置，其特征 在于，所述脉冲高压电源模块（6)的脉冲电压为2000-20000V，脉冲频率为1-lOHz。3. 根据权利要求1所述的基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置，其特征 在于，所述光谱采集的门宽为〇-lms。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于脉冲放电等离子体光谱的飞灰含碳量测量装置，包括主机和测量枪，所述主机包括显示屏、控制模块、光谱分析处理模块、脉冲高压电源模块，所述测量枪包括筒状腔体、放电电极、采集透镜、光纤和导线。本实用新型通过将测量枪由烟道上开设的测量孔插入烟道内后，通过测量枪顶端的电极释放高压电，电极间的烟气被击穿形成等离子体，烟气中的飞灰颗粒流经等离子体区域时被快速激发，并同时发射光谱信号，接着通过光纤和光谱分析处理模块采集并处理光谱数据，得到对应的飞灰含碳量测量结果。本实用新型无需取样、测量周期短、结构简单轻便、成本低、易维护。
【IPC分类】G01N21/67
【公开号】CN205067348
【申请号】CN201520754727
【发明人】姚顺春, 张怀义, 徐嘉隆, 白凯杰, 陆继东, 魏东明
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月24日