飛灰含碳量測量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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于預設(shè)值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率；根據(jù)所述光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到所述飛灰中的飛灰含碳量。根據(jù)本發(fā)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(yōu)點且該方法通用性強。本發(fā)明還提出了一種飛灰含碳量測量系統(tǒng)。
【專利說明】飛灰含碳量測量方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐飛灰含碳量的測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種飛灰含碳量測量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐飛灰含碳量是評價機組運行經(jīng)濟性的重要指標。鍋爐飛灰含碳量的在線和實時測量有利于及時調(diào)整和優(yōu)化燃燒條件，從而實現(xiàn)降低機組煤耗，提高機組經(jīng)濟性。
[0003]鍋爐飛灰在吸附劑和建筑材料領(lǐng)域的潛在利用也可以提高電廠的經(jīng)濟效益。飛灰含碳量是決定其應(yīng)用領(lǐng)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，因而不宜用于水泥建筑材料。因此，飛灰含碳量的在線和實時測量對于飛灰的應(yīng)用有著重要意義。
[0004]現(xiàn)有的鍋爐飛灰含碳量在線測量方法包括微波吸收法、紅外反射法和激光誘導擊穿光譜法。飛灰礦物質(zhì)含量和煤種的改變會使微波吸收法、紅外反射法和激光誘導擊穿光譜法分別產(chǎn)生30%、50%和40%的偏差，測量不夠準確，因此這些方法只適用于特定的鍋爐、煤種和機組運行條件，缺乏普遍性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0006]為此，本發(fā)明的一個目的在于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(yōu)點且該方法通用性強。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提出一種飛灰含碳量測量系統(tǒng)。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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于預設(shè)值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率；根據(jù)所述光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實施例的飛灰含碳量測量方法，可實現(xiàn)在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，并且該方法的測量范圍為質(zhì)量分數(shù)O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優(yōu)點。另外，該方法不受飛灰礦物質(zhì)含量和煤種的影響，因此，廣泛適用于各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優(yōu)點。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)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(shù)特征:
[0011]在一些示例中，所述預設(shè)值為[0.4,0.8]毫米之間。
[0012]在一些示例中，所述光譜發(fā)射率為波長范圍位于[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)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(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明第二方面的實施例提供了一種飛灰含碳量測量系統(tǒng)，包括:取樣器，用于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(fā)射率測量模塊，用于在所述飛灰層的厚度大于預設(shè)值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率；含碳量計算模塊，用于根據(jù)所述光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
[0015]根據(jù)本發(fā)明實施例的飛灰含碳量測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，并且該系統(tǒng)的測量范圍為質(zhì)量分數(shù)O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優(yōu)點。另外，該系統(tǒng)不受飛灰礦物質(zhì)含量和煤種的影響，因此，廣泛適用于各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優(yōu)點。此外，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的飛灰含碳量測量系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0017]在一些示例中，所述預設(shè)值為[0.4,0.8]毫米之間。
[0018]在一些示例中，所述光譜發(fā)射率為波長范圍位于[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)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(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)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(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)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(jù)本發(fā)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(jié)構(gòu)的半球光譜發(fā)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(jié)構(gòu)4 μ m波長的半球發(fā)射率的關(guān)系曲線示意圖；以及
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的飛灰含碳量測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發(fā)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，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)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(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0029]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)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(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0030]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的飛灰含碳量測量方法及系統(tǒng)。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)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(jié)構(gòu)，即使飛灰在取樣器表面堆積。
[0034]步驟S102:當飛灰層的厚度大于預設(shè)值時，得到飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率。
[0035]作為一個具體的示例，預設(shè)值例如為但不限于:[0.4,0.8]毫米之間，有利地,例如預設(shè)值為0.5毫米。即當飛灰在取樣器表面的堆積厚度大于0.5毫米時，可通過一些測量手段得到飛灰堆積結(jié)構(gòu)的半球或法向的光譜發(fā)射率。
[0036]在上述示例中，光譜發(fā)射率為但不限于波長范圍位于[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率。即:測量飛灰堆積結(jié)構(gòu)2?5μπι波長范圍內(nèi)的半球或法向的單色或光譜發(fā)射率。
[0037]其中，波長在2?5μπι范圍內(nèi)時，飛灰堆積結(jié)構(gòu)的半球或法向的光譜發(fā)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(jié)構(gòu)的半球光譜發(fā)射率曲線。同時，由于飛灰堆積結(jié)構(gòu)光學厚和前向散射的特性，以及碳的光學常數(shù)的虛部比飛灰的高三個數(shù)量級，飛灰堆積結(jié)構(gòu)的光譜發(fā)射率不受飛灰礦物質(zhì)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(jié)構(gòu)4μπι波長的半球發(fā)射率的關(guān)系曲線。
[0038]步驟S103:根據(jù)光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到飛灰中的飛灰含碳量。即根據(jù)飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)，獲得對應(yīng)的飛灰含碳量。在該實例中，飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)的確定方法如下:例如首先獲取不同含碳量的飛灰堆積結(jié)構(gòu)樣品；然后測量這些樣品的光譜發(fā)射率，并采用燃燒失重法測量這些樣品的含碳量；接著根據(jù)光譜發(fā)射率和燃燒失重法的測量結(jié)果，從而擬合得到飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明實施例的飛灰含碳量測量方法，可實現(xiàn)在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，并且該方法的測量范圍為質(zhì)量分數(shù)O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優(yōu)點。另外，該方法不受飛灰礦物質(zhì)含量和煤種的影響，因此，廣泛適用于各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優(yōu)點。
[0040]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的飛灰含碳量測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的飛灰含碳量測量系統(tǒng)400，包括:取樣器410、光譜發(fā)射率測量模塊420和含碳量計算模塊430。
[0041]其中，取樣器410用于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(jié)構(gòu)。光譜發(fā)射率測量模塊420用于在飛灰層的厚度大于預設(shè)值時，得到飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率，其中，預設(shè)值為[0.4，0.8]毫米之間，光譜發(fā)射率為波長范圍位于[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率。含碳量計算模塊430用于根據(jù)光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到飛灰中的飛灰含碳量。
[0042]本發(fā)明實施例的系統(tǒng)對飛灰含碳量的具體測量實施過程請參見本發(fā)明實施例的方法中對飛灰含碳量的測量的具體描述。為了減少冗余，此處，不做贅述。
[0043]根據(jù)本發(fā)明實施例的飛灰含碳量測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)在線和實時測量飛灰含碳量，例如鍋爐飛灰含碳量，并且該系統(tǒng)的測量范圍為質(zhì)量分數(shù)O?20%，具有飛灰含碳量檢測準確的優(yōu)點。另外，該系統(tǒng)不受飛灰礦物質(zhì)含量和煤種的影響，因此，廣泛適用于各種鍋爐、煤種和機組運行條件，具有適用性強的優(yōu)點。此外，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
[0044]在本說明書的描述中，參考術(shù)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(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、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(jié)合。
[0045]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)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(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種飛灰含碳量測量方法，其特征在于，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于預設(shè)值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率； 根據(jù)所述光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛灰含碳量測量方法，其特征在于，所述預設(shè)值為[0.4，0.8]毫米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛灰含碳量測量方法，其特征在于，所述光譜發(fā)射率為波長范圍位于[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的飛灰含碳量測量方法，其特征在于，所述飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結(jié)構(gòu)。
5.一種飛灰含碳量測量系統(tǒng)，其特征在于，包括: 取樣器，用于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(fā)射率測量模塊，用于在所述飛灰層的厚度大于預設(shè)值時，得到所述飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率； 含碳量計算模塊，用于根據(jù)所述光譜發(fā)射率，利用飛灰含碳量與光譜發(fā)射率的標定函數(shù)得到所述飛灰中的飛灰含碳量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛灰含碳量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述預設(shè)值為[0.4，0.8]毫米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛灰含碳量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜發(fā)射率為波長范圍位于[2，5]微米的飛灰層的半球或法向的光譜發(fā)射率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項所述的飛灰含碳量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述飛灰層在所述取樣器表面形成飛灰堆積結(jié)構(gòu)。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】段遠源, 楊震, 劉 東, 于海童 申請人:清華大學