CN103822880A

CN103822880A - 飞灰含碳量测量方法及系统

Info

Publication number: CN103822880A
Application number: CN201410065902.3A
Authority: CN
Inventors: 段远源; 杨震; 刘�东; 于海童
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: CN103822880B

Abstract

本发明提出一种飞灰含碳量测量方法，包括以下步骤：通过取样器收集飞灰以使所述飞灰在所述取样器表面形成飞灰层；当所述飞灰层的厚度大于预设值时，得到所述飞灰层的半球或法向的光谱发射率；根据所述光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到所述飞灰中的飞灰含碳量。根据本发明实施例的飞灰含碳量测量方法可在线和实时测量锅炉飞灰含碳量，具有测量准确的优点且该方法通用性强。本发明还提出了一种飞灰含碳量测量系统。

Description

飞灰含碳量测量方法及系统

技术领域

本发明涉及锅炉飞灰含碳量的测量技术领域，特别涉及一种飞灰含碳量测量方法及系统。

背景技术

锅炉飞灰含碳量是评价机组运行经济性的重要指标。锅炉飞灰含碳量的在线和实时测量有利于及时调整和优化燃烧条件，从而实现降低机组煤耗，提高机组经济性。

锅炉飞灰在吸附剂和建筑材料领域的潜在利用也可以提高电厂的经济效益。飞灰含碳量是决定其应用领域的重要指标。高含碳量的飞灰具有大比表面积，可以用作高效吸附剂；但是添加到水泥中会导致水泥容易碎裂，因而不宜用于水泥建筑材料。因此，飞灰含碳量的在线和实时测量对于飞灰的应用有着重要意义。

现有的锅炉飞灰含碳量在线测量方法包括微波吸收法、红外反射法和激光诱导击穿光谱法。飞灰矿物质含量和煤种的改变会使微波吸收法、红外反射法和激光诱导击穿光谱法分别产生30%、50%和40%的偏差，测量不够准确，因此这些方法只适用于特定的锅炉、煤种和机组运行条件，缺乏普遍性。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种飞灰含碳量测量方法。该方法可在线和实时测量锅炉飞灰含碳量，具有测量准确的优点且该方法通用性强。

本发明的另一目的在于提出一种飞灰含碳量测量系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种飞灰含碳量测量方法，包括以下步骤：通过取样器收集飞灰以使所述飞灰在所述取样器表面形成飞灰层；当所述飞灰层的厚度大于预设值时，得到所述飞灰层的半球或法向的光谱发射率；根据所述光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到所述飞灰中的飞灰含碳量。

根据本发明实施例的飞灰含碳量测量方法，可实现在线和实时测量飞灰含碳量，例如锅炉飞灰含碳量，并且该方法的测量范围为质量分数0～20%，具有飞灰含碳量检测准确的优点。另外，该方法不受飞灰矿物质含量和煤种的影响，因此，广泛适用于各种锅炉、煤种和机组运行条件，具有适用性强的优点。

另外，根据本发明上述实施例的飞灰含碳量测量方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述预设值为[0.4，0.8]毫米之间。

在一些示例中，所述光谱发射率为波长范围位于[2，5]微米的飞灰层的半球或法向的光谱发射率。

在一些示例中，所述飞灰层在所述取样器表面形成飞灰堆积结构。

本发明第二方面的实施例提供了一种飞灰含碳量测量系统，包括：取样器，用于收集飞灰以使所述飞灰在所述取样器表面形成飞灰层；光谱发射率测量模块，用于在所述飞灰层的厚度大于预设值时，得到所述飞灰层的半球或法向的光谱发射率；含碳量计算模块，用于根据所述光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到所述飞灰中的飞灰含碳量。

根据本发明实施例的飞灰含碳量测量系统，可实现在线和实时测量飞灰含碳量，例如锅炉飞灰含碳量，并且该系统的测量范围为质量分数0～20%，具有飞灰含碳量检测准确的优点。另外，该系统不受飞灰矿物质含量和煤种的影响，因此，广泛适用于各种锅炉、煤种和机组运行条件，具有适用性强的优点。此外，该系统具有结构简单，易于实现的优点。

另外，根据本发明上述实施例的飞灰含碳量测量系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述预设值为[0.4，0.8]毫米之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的飞灰含碳量测量方法的流程图；

图2是不同含碳量的无烟煤1#的飞灰堆积结构的半球光谱发射率曲线示意图；

图3是无烟煤1#、无烟煤2#和褐煤1#的飞灰含碳量与飞灰堆积结构4μm波长的半球发射率的关系曲线示意图；以及

图4是根据本发明一个实施例的飞灰含碳量测量系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述根据本发明实施例的飞灰含碳量测量方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的飞灰含碳量测量方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的飞灰含碳量测量方法，包括如下步骤：

步骤S101：通过取样器收集飞灰以使飞灰在取样器表面形成飞灰层。

其中，飞灰层在取样器表面形成飞灰堆积结构，即使飞灰在取样器表面堆积。

步骤S102：当飞灰层的厚度大于预设值时，得到飞灰层的半球或法向的光谱发射率。

作为一个具体的示例，预设值例如为但不限于：[0.4，0.8]毫米之间，有利地，例如预设值为0.5毫米。即当飞灰在取样器表面的堆积厚度大于0.5毫米时，可通过一些测量手段得到飞灰堆积结构的半球或法向的光谱发射率。

在上述示例中，光谱发射率为但不限于波长范围位于[2，5]微米的飞灰层的半球或法向的光谱发射率。即：测量飞灰堆积结构2～5μm波长范围内的半球或法向的单色或光谱发射率。

其中，波长在2～5μm范围内时，飞灰堆积结构的半球或法向的光谱发射率ε_h对飞灰含碳量C_UB变化相对敏感，随着含碳量增大而增大，如图2所示，示出了不同含碳量的无烟煤1#的飞灰堆积结构的半球光谱发射率曲线。同时，由于飞灰堆积结构光学厚和前向散射的特性，以及碳的光学常数的虚部比飞灰的高三个数量级，飞灰堆积结构的光谱发射率不受飞灰矿物质含量和煤种的影响，如图3所示，示出了无烟煤1#、无烟煤2#和褐煤1#的飞灰含碳量与飞灰堆积结构4μm波长的半球发射率的关系曲线。

步骤S103：根据光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到飞灰中的飞灰含碳量。即根据飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数，获得对应的飞灰含碳量。在该实例中，飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数的确定方法如下：例如首先获取不同含碳量的飞灰堆积结构样品；然后测量这些样品的光谱发射率，并采用燃烧失重法测量这些样品的含碳量；接着根据光谱发射率和燃烧失重法的测量结果，从而拟合得到飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数。

图4是根据本发明一个实施例的飞灰含碳量测量系统的结构框图。如图4所示，根据本发明一个实施例的飞灰含碳量测量系统400，包括：取样器410、光谱发射率测量模块420和含碳量计算模块430。

其中，取样器410用于收集飞灰以使飞灰在取样器表面形成飞灰层，其中，飞灰层在所述取样器表面形成飞灰堆积结构。光谱发射率测量模块420用于在飞灰层的厚度大于预设值时，得到飞灰层的半球或法向的光谱发射率，其中，预设值为[0.4，0.8]毫米之间，光谱发射率为波长范围位于[2，5]微米的飞灰层的半球或法向的光谱发射率。含碳量计算模块430用于根据光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到飞灰中的飞灰含碳量。

本发明实施例的系统对飞灰含碳量的具体测量实施过程请参见本发明实施例的方法中对飞灰含碳量的测量的具体描述。为了减少冗余，此处，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种飞灰含碳量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过取样器收集飞灰以使所述飞灰在所述取样器表面形成飞灰层；

当所述飞灰层的厚度大于预设值时，得到所述飞灰层的半球或法向的光谱发射率；

根据所述光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到所述飞灰中的飞灰含碳量。

2.根据权利要求1所述的飞灰含碳量测量方法，其特征在于，所述预设值为[0.4，0.8]毫米之间。

3.根据权利要求1所述的飞灰含碳量测量方法，其特征在于，所述光谱发射率为波长范围位于[2，5]微米的飞灰层的半球或法向的光谱发射率。

4.根据权利要求1-3任一项所述的飞灰含碳量测量方法，其特征在于，所述飞灰层在所述取样器表面形成飞灰堆积结构。

5.一种飞灰含碳量测量系统，其特征在于，包括：

取样器，用于收集飞灰以使所述飞灰在所述取样器表面形成飞灰层；

光谱发射率测量模块，用于在所述飞灰层的厚度大于预设值时，得到所述飞灰层的半球或法向的光谱发射率；

含碳量计算模块，用于根据所述光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到所述飞灰中的飞灰含碳量。

6.根据权利要求5所述的飞灰含碳量测量系统，其特征在于，所述预设值为[0.4，0.8]毫米之间。

7.根据权利要求5所述的飞灰含碳量测量系统，其特征在于，所述光谱发射率为波长范围位于[2，5]微米的飞灰层的半球或法向的光谱发射率。

8.根据权利要求5-7任一项所述的飞灰含碳量测量系统，其特征在于，所述飞灰层在所述取样器表面形成飞灰堆积结构。