CN101413892B - 一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锅炉飞灰检测装置领域，具体涉及一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置。包括外壳，其特征在于外壳内设有样品转盘，样品转盘与电机连接，样品转盘的上方设有测量控制系统，所述测量控制系统由激光器、光谱仪、光路系统、数据处理及控制单元组成。本发明解决了目前飞灰含碳量在线检测装置测量精度受煤种影响大、设备故障率高的缺陷，具有以下优点：1)测量结果准确、可靠，不受煤种变化的影响；2)测量速度快，能及时得到检测结果，并能长时间保持稳定的测量精度；3)机械结构简单，运动部件少，动作可靠，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于锅炉飞灰检测装置领域，具体涉及一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置。
背景技术
燃煤电站锅炉烟道的飞灰中所含未燃尽碳元素的含量是衡量锅炉燃烧效率的一项重要指标。实时在线检测飞灰的含碳量，并根据检测结果及时调整锅炉运行参数，把飞灰含碳量控制在合理的水平上，对提高机组运行的经济性，降低发电成本有重要意义。
目前已经应用的飞灰含碳量在线检测装置所用的测量方法主要是微波测碳法和快速灼烧失重法。
微波测碳法是利用飞灰中碳对微波能量产生衰减的原理，通过微波测量技术来测量飞灰中的含碳量。用这种方法的仪器结构简单，但是对飞灰含碳量的测量精度受煤种变化的影响较大，一旦锅炉燃烧的煤种变化就不能保证含碳量的测量精度。而目前国内电厂的煤种变化又比较大，故现在用户很难根据这种仪器的测量结果来调整锅炉运行参数。
快速灼烧失重法系由实验室失重测碳法改进而来。该方法测量精度高，结果准确，不受煤种变化的影响。但是应用这种方法的仪器机械结构复杂，故障率高。而实际现场安装环境复杂更影响到其稳定可靠的工作。
发明内容
本发明的目的是解决目前飞灰含碳量在线检测装置无法保证精度、设备故障率高的缺陷，提供一种利用激光诱导等离子分析技术测量飞灰含碳量的锅炉飞灰成分在线检测装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
即一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置，包括外壳，其特征在于外壳内设有样品转盘，样品转盘与电机连接，样品转盘的上方设有测量控制系统，所述测量控制系统由激光器、光谱仪、光路系统、数据处理及控制单元组成。
外壳内还设有取样系统，所述取样系统由取样管、分离器、储样仓组成，所述储样仓位于样品转盘的上方，储样仓的下部为落样装置，储样仓的上部进口与分离器的下部飞灰出口连接，取样管的出口与分离器上部的进样口连接，取样管上设有取样电磁阀，外壳内部设有负压形成装置，所述负压形成装置上设有压缩空气管和回气管，分离器上部的烟气出口通过烟气回气管与负压形成装置的进口连接，所述压缩空气管上设有压缩空气电磁阀，烟气回气管上设有烟气电磁阀。
外壳内还设有样品回送系统，所述样品回送系统包括落灰斗、回样管、排尘管，所述落灰斗位于样品转盘的下方，所述落灰斗的底部出口设有排尘管，样品转盘的上部设有回样管，所述排尘管、回样管均与负压形成装置的进口连接，所述排尘管上设有排尘电磁阀，回样管上设有回样电磁阀。
所述外壳内还设有内壳，测量控制系统安装在内壳内，内壳上安装有温控单元。
所述样品转盘的上表面设有样品池，所述样品池的上沿设有刮板，所述刮板固定安装在外壳上。
所述负压形成装置为抽风机或真空泵或其他任何已知的负压形成装置。
本发明的原理是利用激光诱导等离子体光谱分析技术直接测量锅炉飞灰中碳元素的含量，并可同时测量锅炉飞灰中其他成分的含量。激光诱导等离子分析技术是近年来先发展起来的一项物质测量分析技术。其原理是将高能激光聚焦到固态物体表面激发产生高温高压等离子体，通过测量等离子体的发射或吸收光谱来测定等离子体的物质组成继而推知被照射固态物体的成分组成。激光诱导等离子体光谱分析具有高检测灵敏度，可实现在线检测，能快速实现定性、定量分析。
本发明具有以下优点：
1)是测量结果准确、可靠，不受煤种变化的影响；
2)测量速度快，能及时得到检测结果，并能长时间保持稳定的测量精度；
3)机械结构简单，运动部件少，动作可靠，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明样品转盘的俯视图。
如图中所示：1.外壳，2.内壳，3.数据处理及控制单元，4.温控单元，5.光谱仪，6、光路系统，7.光路系统，8.激光器，9.样品转盘，10.电机，11.落灰斗，12.压缩空气管，13.压缩空气电磁阀，14.抽风装置，15.烟道，16.排尘电磁阀，17.回样管，18.样品池，19.落样装置，20.储样仓，21.分离器，22.取样电磁阀，23.烟气电磁阀，24.回样电磁阀，25.取样管，26.回气管，27.烟气回气管，28.排尘管，29.刮板。
具体实施方式
如图1、图2所示，在样品转盘9加工有一个或多个样品池18作为盛放样品的容器，样品转盘9由电机10驱动可以绕轴线旋转，样品池18的上沿设有刮板29，刮板29固定安装在外壳1上，数据处理及控制单元3、光谱仪5、光路系统6、光路系统7和激光器8组成测量控制系统，单独装在内壳2中，由内壳2和温控单元4对其提供防尘、防潮及高低温保护。数据处理及控制单元3负责对整个系统的控制及处理光谱仪5输出的光谱数据并输出测量结果。取样系统位于样品转盘9的上方，由取样管25、分离器21、储样仓20组成，所述储样仓20位于样品装盘9的上方，储样仓20的下部为落样装置19，储样仓20的上部进口与分离器21的下部飞灰出口连接，取样管25的出口与分离器21上部的进样口连接，取样管25上设有取样电磁阀22，外壳1内部设有抽风机14，压缩空气由压缩空气管12引入并通过抽风机14形成负压作为取样系统和样品回送系统的动力源。抽风机14的出口设有回气管26，取样管25为含灰烟气的输入管。回气管26为气路系统废气和测量后样品的排放管。取样管25和回气管26均插入烟道15内部，分离器21上部的烟气出口通过烟气回气管27与抽风机14的进口连接，所述压缩空气管12上设有压缩空气电磁阀13，烟气回气管27上设有烟气电磁阀23。样品转盘9的下部设有落灰斗11，所述落灰斗11的底部出口设有排尘管28，样品转盘9的上部设有回样管17，落灰斗11、排尘管28、回样管17组成样品回送系统，所述排尘管28、回样管17均与抽风机14的进口连接，所述排尘管28上设有排尘电磁阀16，回样管17上设有回样电磁阀24。
本发明使用时，取样时压缩空气电磁阀13、取样电磁阀22、烟气电磁阀23打开，烟道15中含灰的烟气通过取样管25经过取样电磁阀22进入分离器21，并在分离器21中完成烟气与飞灰的分离。分离后的烟气通过烟气回气管27经烟气电磁阀23进入抽风机14中，在压缩空气的推动下不断的通过回气管26排回到烟道15中。分离出的飞灰作为样品暂存到储样仓20中。等收集到足够的灰样后压缩空气电磁阀13、取样电磁阀22、烟气电磁阀23关闭，落样装置19打开，灰样落到处于加样位置的样品池18中，然后样品转盘9转过一个角度将样品池18转到检测位置，在转的过程中刮板29将多余的灰样刮掉，并将灰样面刮平。激光器8发出的高能激光脉冲通过光路系统7聚焦到样品的表面，在极短的时间内使照射到的样品等离子化。等离子体发出的光经光路系统6传到光谱仪5，由光谱仪5测量等离子体的发光光谱，测到的光谱数据被送到测量控制单元3中进行分析得到被测飞灰中碳及其它成分的含量数据完成一次测量，测量完毕的灰样被转到排灰位置，首先打开压缩空气电磁阀13、回样电磁阀24在抽风机14产生的抽力作用下样品池18中的灰样被吸走，然后再关闭回样电磁阀24打开排尘电磁阀16将落到落灰斗11中的灰样吸走完成排灰，排灰后的样品池18又可转到加样位置重新加样，进入下一次测量。上述加样、测量、排灰各步骤也可交替同时进行。
本发明不局限于以上实施例，如抽风机可以采用真空泵来替换。
Claims (5)
1.一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置，包括外壳，其特征在于外壳内设有样品转盘，样品转盘与电机连接，样品转盘的上方设有测量控制系统，所述测量控制系统由激光器、光谱仪、光路系统、数据处理及控制单元组成，所述外壳内还设有取样系统，所述取样系统由取样管、分离器、储样仓组成，所述储样仓位于样品转盘的上方，储样仓的下部为落样装置，储样仓的上部进口与分离器的下部飞灰出口连接，取样管的出口与分离器上部的进样口连接，取样管上设有取样电磁阀，外壳内部设有负压形成装置，所述负压形成装置上设有压缩空气管和回气管，分离器上部的烟气出口通过烟气回气管与负压形成装置的进口连接，所述压缩空气管上设有压缩空气电磁阀，烟气回气管上设有烟气电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置，其特征在于外壳内还设有样品回送系统，所述样品回送系统包括落灰斗、回样管、排尘管，所述落灰斗位于样品转盘的下方，所述落灰斗的底部出口设有排尘管，样品转盘的上部设有回样管，所述排尘管、回样管均与负压形成装置的进口连接，所述排尘管上设有排尘电磁阀，回样管上设有回样电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置，其特征在于所述外壳内还设有内壳，测量控制系统安装在内壳内，内壳上安装有温控单元。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置，其特征在于所述样品转盘的上表面设有样品池，所述样品池的上沿设有刮板，所述刮板固定安装在外壳上。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于激光诱导等离子分析技术的飞灰成分在线检测装置，其特征在于所述负压形成装置为抽风机或真空泵。
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