飛灰含碳量測量方法及系統的製作方法
2023-05-11 15:20:26
飛灰含碳量測量方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明提出一種飛灰含碳量測量方法，包括以下步驟：通過取樣器收集飛灰以使所述飛灰在所述取樣器表面形成飛灰層；當所述飛灰層的厚度大於預設值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發射率；根據所述光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到所述飛灰中的飛灰含碳量。根據本發明實施例的飛灰含碳量測量方法可在線和實時測量鍋爐飛灰含碳量，具有測量準確的優點且該方法通用性強。本發明還提出了一種飛灰含碳量測量系統。
【專利說明】飛灰含碳量測量方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及鍋爐飛灰含碳量的測量【技術領域】，特別涉及一種飛灰含碳量測量方法及系統。
【背景技術】
[0002]鍋爐飛灰含碳量是評價機組運行經濟性的重要指標。鍋爐飛灰含碳量的在線和實時測量有利於及時調整和優化燃燒條件，從而實現降低機組煤耗，提高機組經濟性。
[0003]鍋爐飛灰在吸附劑和建築材料領域的潛在利用也可以提高電廠的經濟效益。飛灰含碳量是決定其應用領域的重要指標。高含碳量的飛灰具有大比表面積，可以用作高效吸附劑；但是添加到水泥中會導致水泥容易碎裂，因而不宜用於水泥建築材料。因此，飛灰含碳量的在線和實時測量對於飛灰的應用有著重要意義。
[0004]現有的鍋爐飛灰含碳量在線測量方法包括微波吸收法、紅外反射法和雷射誘導擊穿光譜法。飛灰礦物質含量和煤種的改變會使微波吸收法、紅外反射法和雷射誘導擊穿光譜法分別產生30%、50%和40%的偏差，測量不夠準確，因此這些方法只適用於特定的鍋爐、煤種和機組運行條件，缺乏普遍性。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少解決上述技術問題之一。
[0006]為此，本發明的一個目的在於提出一種飛灰含碳量測量方法。該方法可在線和實時測量鍋爐飛灰含碳量，具有測量準確的優點且該方法通用性強。
[0007]本發明的另一目的在於提出一種飛灰含碳量測量系統。
[0008]為了實現上述目的，本發明第一方面的實施例提供了一種飛灰含碳量測量方法，包括以下步驟:通過取樣器收集飛灰以使所述飛灰在所述取樣器表面形成飛灰層；當所述飛灰層的厚度大於預設值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發射率；根據所述光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
[0009]根據本發明實施例的飛灰含碳量測量方法，可實現在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，並且該方法的測量範圍為質量分數O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優點。另外，該方法不受飛灰礦物質含量和煤種的影響，因此，廣泛適用於各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優點。
[0010]另外，根據本發明上述實施例的飛灰含碳量測量方法還可以具有如下附加的技術特徵:
[0011]在一些示例中，所述預設值為[0.4,0.8]毫米之間。
[0012]在一些示例中，所述光譜發射率為波長範圍位於[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發射率。
[0013]在一些示例中，所述飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結構。
[0014]本發明第二方面的實施例提供了一種飛灰含碳量測量系統，包括:取樣器，用於收集飛灰以使所述飛灰在所述取樣器表面形成飛灰層；光譜發射率測量模塊，用於在所述飛灰層的厚度大於預設值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發射率；含碳量計算模塊，用於根據所述光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
[0015]根據本發明實施例的飛灰含碳量測量系統，可實現在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，並且該系統的測量範圍為質量分數O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優點。另外，該系統不受飛灰礦物質含量和煤種的影響，因此，廣泛適用於各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優點。此外，該系統具有結構簡單，易於實現的優點。
[0016]另外，根據本發明上述實施例的飛灰含碳量測量系統還可以具有如下附加的技術特徵:
[0017]在一些示例中，所述預設值為[0.4,0.8]毫米之間。
[0018]在一些示例中，所述光譜發射率為波長範圍位於[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發射率。
[0019]在一些示例中，所述飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結構。
[0020]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1是根據本發明一個實施例的飛灰含碳量測量方法的流程圖；
[0023]圖2是不同含碳量的無煙煤1#的飛灰堆積結構的半球光譜發射率曲線示意圖；
[0024]圖3是無煙煤1#、無煙煤2#和褐煤1#的飛灰含碳量與飛灰堆積結構4 μ m波長的半球發射率的關係曲線示意圖；以及
[0025]圖4是根據本發明一個實施例的飛灰含碳量測量系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0027]在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0029]參照下面的描述和附圖，將清楚本發明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發明的實施例的範圍不受此限制。相反，本發明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵範圍內的所有變化、修改和等同物。
[0030]以下結合附圖描述根據本發明實施例的飛灰含碳量測量方法及系統。
[0031]圖1是根據本發明一個實施例的飛灰含碳量測量方法的流程圖。如圖1所示，根據本發明一個實施例的飛灰含碳量測量方法，包括如下步驟:
[0032]步驟SlOl:通過取樣器收集飛灰以使飛灰在取樣器表面形成飛灰層。
[0033]其中，飛灰層在取樣器表面形成飛灰堆積結構，即使飛灰在取樣器表面堆積。
[0034]步驟S102:當飛灰層的厚度大於預設值時，得到飛灰層的半球或法向的光譜發射率。
[0035]作為一個具體的示例，預設值例如為但不限於:[0.4,0.8]毫米之間，有利地,例如預設值為0.5毫米。即當飛灰在取樣器表面的堆積厚度大於0.5毫米時，可通過一些測量手段得到飛灰堆積結構的半球或法向的光譜發射率。
[0036]在上述示例中，光譜發射率為但不限于波長範圍位於[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發射率。即:測量飛灰堆積結構2?5μπι波長範圍內的半球或法向的單色或光譜發射率。
[0037]其中，波長在2?5μπι範圍內時，飛灰堆積結構的半球或法向的光譜發射率ejf飛灰含碳量Cub變化相對敏感，隨著含碳量增大而增大，如圖2所示，示出了不同含碳量的無煙煤1#的飛灰堆積結構的半球光譜發射率曲線。同時，由於飛灰堆積結構光學厚和前向散射的特性，以及碳的光學常數的虛部比飛灰的高三個數量級，飛灰堆積結構的光譜發射率不受飛灰礦物質含量和煤種的影響，如圖3所示，示出了無煙煤1#、無煙煤2#和褐煤1#的飛灰含碳量與飛灰堆積結構4μπι波長的半球發射率的關係曲線。
[0038]步驟S103:根據光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到飛灰中的飛灰含碳量。即根據飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數，獲得對應的飛灰含碳量。在該實例中，飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數的確定方法如下:例如首先獲取不同含碳量的飛灰堆積結構樣品；然後測量這些樣品的光譜發射率，並採用燃燒失重法測量這些樣品的含碳量；接著根據光譜發射率和燃燒失重法的測量結果，從而擬合得到飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數。
[0039]根據本發明實施例的飛灰含碳量測量方法，可實現在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，並且該方法的測量範圍為質量分數O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優點。另外，該方法不受飛灰礦物質含量和煤種的影響，因此，廣泛適用於各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優點。
[0040]圖4是根據本發明一個實施例的飛灰含碳量測量系統的結構框圖。如圖4所示，根據本發明一個實施例的飛灰含碳量測量系統400，包括:取樣器410、光譜發射率測量模塊420和含碳量計算模塊430。
[0041]其中，取樣器410用於收集飛灰以使飛灰在取樣器表面形成飛灰層，其中，飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結構。光譜發射率測量模塊420用於在飛灰層的厚度大於預設值時，得到飛灰層的半球或法向的光譜發射率，其中，預設值為[0.4，0.8]毫米之間，光譜發射率為波長範圍位於[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發射率。含碳量計算模塊430用於根據光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到飛灰中的飛灰含碳量。
[0042]本發明實施例的系統對飛灰含碳量的具體測量實施過程請參見本發明實施例的方法中對飛灰含碳量的測量的具體描述。為了減少冗餘，此處，不做贅述。
[0043]根據本發明實施例的飛灰含碳量測量系統，可實現在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，並且該系統的測量範圍為質量分數O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優點。另外，該系統不受飛灰礦物質含量和煤種的影響，因此，廣泛適用於各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優點。此外，該系統具有結構簡單，易於實現的優點。
[0044]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0045]儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種飛灰含碳量測量方法，其特徵在於，包括以下步驟: 通過取樣器收集飛灰以使所述飛灰在所述取樣器表面形成飛灰層； 當所述飛灰層的厚度大於預設值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發射率； 根據所述光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
2.根據權利要求1所述的飛灰含碳量測量方法，其特徵在於，所述預設值為[0.4，0.8]毫米之間。
3.根據權利要求1所述的飛灰含碳量測量方法，其特徵在於，所述光譜發射率為波長範圍位於[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發射率。
4.根據權利要求1-3任一項所述的飛灰含碳量測量方法，其特徵在於，所述飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結構。
5.一種飛灰含碳量測量系統，其特徵在於，包括: 取樣器，用於收集飛灰以使所述飛灰在所述取樣器表面形成飛灰層； 光譜發射率測量模塊，用於在所述飛灰層的厚度大於預設值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發射率； 含碳量計算模塊，用於根據所述光譜發射率，利用飛灰含碳量與光譜發射率的標定函數得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
6.根據權利要求5所述的飛灰含碳量測量系統，其特徵在於，所述預設值為[0.4，0.8]毫米之間。
7.根據權利要求5所述的飛灰含碳量測量系統，其特徵在於，所述光譜發射率為波長範圍位於[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發射率。
8.根據權利要求5-7任一項所述的飛灰含碳量測量系統，其特徵在於，所述飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結構。
【文檔編號】G01N21/25GK103822880SQ201410065902
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】段遠源, 楊震, 劉 東, 於海童 申請人:清華大學