激光感生擊穿光譜的理論與燃煤應(yīng)用實(shí)驗研究.pdf

1、火電廠發(fā)電成本中燃煤費(fèi)用占了很大的比例，對入廠煤與入爐煤的煤質(zhì)監(jiān)測工作直接關(guān)系到電站鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)的煤質(zhì)測量方法通常是進(jìn)行離線測量，這種測量不能及時地反映送入爐膛的煤質(zhì)的情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鍋爐燃燒調(diào)整和事故分析的需要，帶有很大的局限性。由于檢測手段的限制，使得實(shí)際需要與檢測數(shù)據(jù)報出時間滯后的矛盾越來越突出，因此很有必要研究、實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)的快速在線檢測。 元素分析是煤質(zhì)分析的一個重要手段。本文首先總結(jié)和分析了目前國際上

2、在燃煤領(lǐng)域常用元素分析的主要技術(shù)方法，對不同的方法的優(yōu)勢及其存在的問題進(jìn)行了分析和評價。同時，詳細(xì)地分析了煤質(zhì)對電廠鍋爐各方面的影響，提出將一種新的光譜技術(shù)——激光感生擊穿光譜技術(shù)——用于煤質(zhì)快速分析的必要性。本論文主要從以下幾個方面進(jìn)行了有意義的研究： 重點(diǎn)介紹了激光等離子體的產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)，以及激光感生擊穿光譜技術(shù)的原理。同時，分析了等離子體光譜連續(xù)背景的產(chǎn)生及其影響，最后詳細(xì)描述了試驗工作中搭建的激光感生擊穿光譜實(shí)驗系統(tǒng)。

3、 傳統(tǒng)的光譜定量分析，在定量結(jié)果得出之前需要利用國際標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)驗得到定標(biāo)曲線。為了使光譜定量分析從傳統(tǒng)的定量方法中解放出來，實(shí)現(xiàn)自由定標(biāo)，本文介紹了激光感生擊穿光譜的自由定標(biāo)模型。為了更進(jìn)一步地提高定量分析的精度，在自由定標(biāo)模型的基礎(chǔ)上，利用自吸收模型進(jìn)行修正補(bǔ)充。根據(jù)激光感生擊穿光譜對標(biāo)準(zhǔn)銅靶和大氣的實(shí)驗，對模型進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明利用該模型計算出的結(jié)果與實(shí)際很吻合。 分析了煤種等對激光等離子體的影響，而國外僅僅是以煤

4、化程度低的褐煤為對象，本論文研究的煤種包括煤化程度高的無煙煤、煙煤和煤化程度低的褐煤等工業(yè)界廣泛應(yīng)用的動力用煤。研究發(fā)現(xiàn)煤化程度高的煤種產(chǎn)生的等離子體溫度高，容易發(fā)生二次電離；分析了煤樣品的形態(tài)（片狀和粉末狀）對等離子體的影響，片狀煤樣品在相同的實(shí)驗條件下產(chǎn)生的等離子體強(qiáng)度明顯比粉末狀強(qiáng)；同時還分析了煤的粒徑對等離子體溫度和LIBS分析精度的影響，粒徑越小產(chǎn)生的等離子體溫度越高，LIBS分析結(jié)果的精度越高；最后分析了不同元素在不同延遲時

5、間點(diǎn)的定標(biāo)曲線，發(fā)現(xiàn)元素不同最佳延遲時間不同，需要根據(jù)實(shí)驗確定。 對一系列飛灰樣品進(jìn)行激光感生擊穿光譜測量實(shí)驗，定量分析了飛灰樣品的含碳量，結(jié)果表明激光感生擊穿光譜技術(shù)測量得到的飛灰含碳量與傳統(tǒng)的重量燃燒法所測結(jié)果非常吻合，激光感生擊穿光譜技術(shù)可以作為一種新的測量飛灰含碳量的方法。 利用激光感生擊穿光譜技術(shù)對煤中的元素 (C、 H、O、 N 、S、Ca、Si、Al和Fe) 進(jìn)行了定量分析。通過定標(biāo)曲線發(fā)現(xiàn)，曲線隨著分析對