激光感生擊穿光譜的理論與燃煤應(yīng)用實(shí)驗(yàn)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(duì)入廠煤與入爐煤的煤質(zhì)監(jiān)測(cè)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(cè)量方法通常是進(jìn)行離線(xiàn)測(cè)量，這種測(cè)量不能及時(shí)地反映送入爐膛的煤質(zhì)的情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)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(cè)手段的限制，使得實(shí)際需要與檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)出時(shí)間滯后的矛盾越來(lái)越突出，因此很有必要研究、實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)的快速在線(xiàn)檢測(cè)。 元素分析是煤質(zhì)分析的一個(gè)重要手段。本文首先總結(jié)和分析了目前國(guó)際上

2、在燃煤領(lǐng)域常用元素分析的主要技術(shù)方法，對(duì)不同的方法的優(yōu)勢(shì)及其存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。同時(shí)，詳細(xì)地分析了煤質(zhì)對(duì)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(gè)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(shí)，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(yàn)工作中搭建的激光感生擊穿光譜實(shí)驗(yàn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)驗(yàn)得到定標(biāo)曲線(xiàn)。為了使光譜定量分析從傳統(tǒng)的定量方法中解放出來(lái)，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(duì)標(biāo)準(zhǔn)銅靶和大氣的實(shí)驗(yàn)，對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明利用該模型計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)際很吻合。 分析了煤種等對(duì)激光等離子體的影響，而國(guó)外僅僅是以煤

4、化程度低的褐煤為對(duì)象，本論文研究的煤種包括煤化程度高的無(wú)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(dòng)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(duì)等離子體的影響，片狀煤樣品在相同的實(shí)驗(yàn)條件下產(chǎn)生的等離子體強(qiáng)度明顯比粉末狀強(qiáng)；同時(shí)還分析了煤的粒徑對(duì)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(shí)

5、間點(diǎn)的定標(biāo)曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)元素不同最佳延遲時(shí)間不同，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。 對(duì)一系列飛灰樣品進(jìn)行激光感生擊穿光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)，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(cè)量得到的飛灰含碳量與傳統(tǒng)的重量燃燒法所測(cè)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(cè)量飛灰含碳量的方法。 利用激光感生擊穿光譜技術(shù)對(duì)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(guò)定標(biāo)曲線(xiàn)發(fā)現(xiàn)，曲線(xiàn)隨著分析對(duì)