激光感生击穿光谱的理论与燃煤应用实验研究

【摘要】：火电厂发电成本中燃煤费用占了很大的比例,对入厂煤与入炉煤的煤质监测工作直接关系到电站锅炉运行的安全性及经济性。传统的煤质测量方法通常是进行离线测量,这种测量不能及时地反映送入炉膛的煤质的情况,远远不能满足锅炉燃烧调整和事故分析的需要,带有很大的局限性。由于检测手段的限制,使得实际需要与检测数据报出时间滞后的矛盾越来越突出,因此很有必要研究、实现煤质的快速在线检测。 元素分析是煤质分析的一个重要手段。本文首先总结和分析了目前国际上在燃煤领域常用元素分析的主要技术方法,对不同的方法的优势及其存在的问题进行了分析和评价。同时,详细地分析了煤质对电厂锅炉各方面的影响,提出将一种新的光谱技术——激光感生击穿光谱技术——用于煤质快速分析的必要性。本论文主要从以下几个方面进行了有意义的研究: 重点介绍了激光等离子体的产生机理、特点,以及激光感生击穿光谱技术的原理。同时,分析了等离子体光谱连续背景的产生及其影响,最后详细描述了试验工作中搭建的激光感生击穿光谱实验系统。 传统的光谱定量分析,在定量结果得出之前需要利用国际标准样品实验得到定标曲线。为了使光谱定量分析从传统的定量方法中解放出来,实现自由定标,本文介绍了激光感生击穿光谱的自由定标模型。为了更进一步地提高定量分析的精度,在自由定标模型的基础上,利用自吸收模型进行修正补充。根据激光感生击穿光谱对标准铜靶和大气的实验,对模型进行了验证,结果表明利用该模型计算出的结果与实际很吻合。 分析了煤种等对激光等离子体的影响,而国外仅仅是以煤化程度低的褐煤为对象,本论文研究的煤种包括煤化程度高的无烟煤、烟煤和煤化程度低的褐煤等工业界广泛应用的动力用煤。研究发现煤化程度高的煤种产生的等离子体温度高,容易发生二次电离; 分析了煤样品的形态(片状和粉末状)对等离子体的影响,片状煤