飛灰含碳量作為燃煤鍋爐運(yùn)行的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),直接反映了鍋爐的燃燒效率。實(shí)時(shí)監(jiān)測飛灰含碳量,有助于及時(shí)調(diào)整風(fēng)粉比和煤粉細(xì)度,有效平衡燃燒效率和爐內(nèi)NOx生成濃度,進(jìn)而保障鍋爐的高效清潔燃燒。然而,傳統(tǒng)飛灰含碳量分析采用離線的實(shí)驗(yàn)室分析,導(dǎo)致分析結(jié)果實(shí)時(shí)性差,難以為鍋爐實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)提供指導(dǎo)。而現(xiàn)有的在線檢測方法又存在測量腔易堵灰、煤種適應(yīng)性差等問題。本世紀(jì)初,激光誘導(dǎo)擊穿技術(shù)（Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS）作為一種頗具前景的在線測量方法被提出用于飛灰含碳量的測量。LIBS檢測飛灰等粉狀樣品時(shí),通常選擇將樣品壓成片、堆積平鋪或者以顆粒流形式直接測量。相比于前兩者,將LIBS直接用于顆粒流測量無需額外的預(yù)處理過程,還能夠?qū)崿F(xiàn)飛灰含碳量原位在線檢測。然而,飛灰顆粒分布和粒徑的不均勻性會(huì)引起顆粒激發(fā)不完全和等離子位置不穩(wěn)定的情況,進(jìn)而導(dǎo)致光譜強(qiáng)度波動(dòng)和無效光譜出現(xiàn),對后續(xù)定量分析造成顯著干擾。因此,本文針對LIBS技術(shù)測量飛灰顆粒流過程中存在的光譜穩(wěn)定性問題,致力于飛灰顆粒流的等離子體光譜穩(wěn)定性優(yōu)化方法研究。本文搭建了顆粒流等離子體光譜測量的... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

顆粒流LIBS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

第二章LIBS檢測飛灰顆粒流的光譜穩(wěn)定性研究13圖2-2等離子體光譜對比:(a)擊穿飛灰顆粒流樣品；(b)擊穿空氣2.3.2石英砂顆粒流的光譜穩(wěn)定性分析考慮到燃煤飛灰中最主要的成分是SiO2，因此首先選用純石英砂樣品（純度≥99.999%）作為飛灰的簡單替代樣品進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)一共選取五種不同粒徑的石英砂樣品，分別為180μm、150μm、106μm、75μm和48μm。分別調(diào)節(jié)其給粉頻率使不同顆粒粒徑樣品下落時(shí)的質(zhì)量流速一致。頻率標(biāo)定完成后，對所列5組不同粒徑的樣品進(jìn)行LIBS測量，分別獲取2000個(gè)光譜數(shù)據(jù)觀察特征譜線強(qiáng)度的波動(dòng)情況。在應(yīng)用LIBS技術(shù)進(jìn)行定量分析時(shí)，光譜數(shù)據(jù)的可重復(fù)性是測量的重要指標(biāo)之一�？芍貜�(fù)性指在相同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)下，連續(xù)多次測量所得的數(shù)據(jù)之間的一致性�？芍貜�(fù)性越好則光譜儀獲取的光譜信號越穩(wěn)定，說明在測量過程中系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)越小，譜線強(qiáng)度受

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文14待測元素濃度以外的因素影響的程度也就越校因此光譜測量的可重復(fù)性越高時(shí)，建立的定標(biāo)曲線也就越可靠。為了評價(jià)光譜數(shù)據(jù)的可重復(fù)性，引入指標(biāo)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(Relativestandarddeviation,RSD)來描述光譜數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。在相同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下，對同一測量對象進(jìn)行N次連續(xù)測量獲得的光譜數(shù)據(jù)的RSD可以用式(2-1)進(jìn)行計(jì)算[41]：%1001112XX-XNRSDNii（2-1）式中，X是N次測量所得數(shù)據(jù)光譜強(qiáng)度的算術(shù)平均值，Xi是第i次測量所得數(shù)據(jù)光譜強(qiáng)度。圖2-3不同顆粒粒徑石英砂樣品特征譜線強(qiáng)度及RSD值從圖2-3可以看出，對于不同粒徑的石英砂樣品而言，其Si288.16nm特征譜線強(qiáng)度的RSD值在62.34%至107.71%范圍內(nèi)波動(dòng)，并隨著顆粒粒徑的上升呈上升趨勢，在106μm至180μm粒徑區(qū)間內(nèi)Si元素譜線強(qiáng)度RSD達(dá)到了110%上下，其單次測量強(qiáng)度波動(dòng)程度顯然遠(yuǎn)超壓片樣品的平均水平[41]。通過觀察LIBS測量石英砂顆粒流原始光譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了大量不包含Si元素特征譜線的無效光譜，且粒徑越大，無效光譜越多，這是因?yàn)長IBS直接測量氣溶膠和顆粒流等離散樣品時(shí)，由于激發(fā)區(qū)域較�。s為1mm3量級），通常當(dāng)顆粒粒徑大于10μm時(shí)即無法被完全解離和激發(fā)，從而影響定量分析的精確度[74][75]。顯而易見，對于粒徑為普遍大于10μm量級的石英砂顆粒而言，大多數(shù)顆


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