应用激光感生击穿光谱对煤中Fe、Ca、Al的定量研究

【摘要】： 煤质检测一直是火电厂比较关心的问题,煤中矿物质元素(诸如碱金属、Fe等)的含量对锅炉受热面的积灰、结渣、沾污有重要影响,煤的元素组成可用来计算煤的燃烧热、理论燃烧温度和燃烧产物的组成及热平衡,是锅炉热力计算、燃烧调整等许多方面都必不可少的依据之一。 传统的测量方法要得到煤中矿物质含量需将煤转化为煤灰,手续繁琐且耗时长。本文对目前典型的快速元素测量技术进行了介绍和评述,提出了一种新的方法——激光感生击穿光谱技术(LIBS)——用于煤质快速测量。论文首先介绍了激光感生击穿光谱技术的基本原理和技术特点,分析了等离子体光谱连续背景的产生及其影响,介绍了光谱定量分析模型。 描述了实验工作中搭建的激光感生击穿光谱实验系统,对影响光谱强度最大的两个物理参数——等离子体温度T和电子密度N e的计算方法进行了介绍,并选取煤样进行实验验证,得到了煤样光谱图,计算得到了煤样等离子体的温度和电子密度。 选取了6个不同产地的代表性煤样,实验前进行了相应的元素分析,通过激光感生击穿光谱实验得到了6个煤样的光谱图。先对光谱图进行了定性分析并和国外的文献资料进行了对比,得到了定性分析结果。为进行定量分析,利用光谱图和化学分析结果建立了Al、Ca、Fe的定标曲线,提出了线性定标范围的上限确定方法,并通过定标曲线对未知煤样进行了测量,并将测量结果与传统方法进行了比较,结果表明LIBS测量结果与传统方法的结果十分接近,证实LIBS方法的可行性。 最后对全文进行了总结,并对LIBS方法用于煤质快速测量给出了建议和展望。