專利名稱：一種煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光診斷和測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種對(duì)燃煤設(shè)備入爐煤炭結(jié)渣傾向的快速監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，爐內(nèi)結(jié)渣一直是危及燃煤設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素之一。隨著燃煤設(shè)備容量的進(jìn)一步增大，這一問(wèn)題更加突出。因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)爐膛的結(jié)渣傾向，以采取相應(yīng)的措施，對(duì)于防止嚴(yán)重結(jié)渣、優(yōu)化運(yùn)行具有非常重要的意義。國(guó)內(nèi)外有30余種評(píng)價(jià)煤潛在結(jié)渣傾向的方法，可以分為以下幾大類①根據(jù)煤的灰熔點(diǎn)溫度進(jìn)行評(píng)估；②根據(jù)煤的粘度——溫度特性進(jìn)行評(píng)估；③根據(jù)燒結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估；④根據(jù)灰分的組成成分進(jìn)行評(píng)估；⑤考慮爐內(nèi)溫度水平的綜合評(píng)估(用爐膛容積熱負(fù)荷和斷面熱負(fù)荷來(lái)考慮溫度)；⑥根據(jù)煤灰三元相圖，考慮爐內(nèi)溫度、顆粒撞擊壁面概率等因素的綜合評(píng)估；⑦幾種評(píng)估指標(biāo)的聯(lián)合模糊判斷。
爐內(nèi)結(jié)渣是多因素耦合的非常復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，但入爐煤的灰分特性是結(jié)渣的決定因素，所以對(duì)于煤灰分的測(cè)定對(duì)結(jié)渣特性預(yù)測(cè)有重要意義。煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、TiO2等成分組成，煤灰的成分與煤的融化特征溫度和粘溫特性間存在著統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)的煤灰分分析耗時(shí)長(zhǎng)，提供入爐煤的結(jié)渣特性信息滯后，不能及時(shí)指導(dǎo)燃煤設(shè)備運(yùn)行，而燃煤設(shè)備經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行迫切需要煤質(zhì)結(jié)渣傾向的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
常用的成分結(jié)渣指標(biāo)有硅鋁比SiO2/Al2O3、硅比G和酸堿比B/A。目前嘗試過(guò)的煤灰分析方法主要有傳統(tǒng)的化學(xué)分析法、原子吸收分光光度法、ICP-AES法、X熒光法等。傳統(tǒng)的化學(xué)分析法需要先將煤制成灰樣再用化學(xué)溶液滴定或者應(yīng)用分光光度法對(duì)樣品溶液進(jìn)行測(cè)定，這種方法步驟繁瑣、工作量大，速度太慢，且人為的誤差機(jī)會(huì)多，致使測(cè)定結(jié)果精度較差，不適合于煤質(zhì)在入爐前的結(jié)渣趨勢(shì)在線分析；原子吸收分光光度法在操作上是和傳統(tǒng)的化學(xué)方法相結(jié)合來(lái)進(jìn)行煤灰成分分析的；同樣ICP-AES法和X熒光法需要將煤制成灰樣，并酸溶灰樣制成樣品再進(jìn)行檢測(cè)，這幾種方法由于要進(jìn)行樣品的制備等繁瑣的手工化學(xué)分析，所以耗時(shí)較長(zhǎng)，不適合于煤質(zhì)在入爐前的結(jié)渣趨勢(shì)分析。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種應(yīng)用激光感生擊穿光譜法對(duì)入爐煤中Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti元素進(jìn)行定量分析，間接得到煤灰成分結(jié)渣指標(biāo)硅鋁比SiO2/Al2O3、硅比G和酸堿比B/A，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型方法進(jìn)行綜合分析，得到煤炭結(jié)渣傾向判據(jù)預(yù)測(cè)的煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀。
一種煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀，包括取樣部分、檢測(cè)部分和分析部分，所述取樣部分包括采樣系統(tǒng)、樣品分析池，所述檢測(cè)部分包括由激光器和倍頻器組成的光源系統(tǒng)、由光譜儀構(gòu)成的分光系統(tǒng)、由脈沖發(fā)生器和時(shí)間延遲器構(gòu)成的時(shí)序控制系統(tǒng)以及檢測(cè)器，所述分析部分由數(shù)據(jù)分析模塊構(gòu)成；其中樣品分析池和光源系統(tǒng)之間放置一透鏡，采樣系統(tǒng)與樣品池相連，樣品池中的樣品臺(tái)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)的起停和轉(zhuǎn)速通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，樣品分析池與分光系統(tǒng)之間放置另一透鏡，分光系統(tǒng)的出口處連接檢測(cè)器；檢測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)光譜信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，由時(shí)序控制器以及計(jì)算機(jī)控制軟件聯(lián)合控制，所得到的等離子體數(shù)字信號(hào)輸入數(shù)據(jù)分析模塊，而分析部分的數(shù)據(jù)分析模塊由計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)；所得到的檢測(cè)結(jié)果通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程的DCS系統(tǒng)，指導(dǎo)燃煤設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)一方面觸發(fā)光源系統(tǒng)，同時(shí)還給時(shí)間延時(shí)器一個(gè)脈沖信號(hào)，由時(shí)間延時(shí)器控制檢測(cè)器的采集開(kāi)門時(shí)間。
所述分光系統(tǒng)采用多色儀，所述檢測(cè)器采用CCD；所述數(shù)據(jù)分析模塊采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是(1)采樣系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，便于工業(yè)安裝；(2)采樣系統(tǒng)直接從燃燒器入口管道取樣，不需要對(duì)煤樣進(jìn)行再處理；(3)承載有樣品的樣品臺(tái)被步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，可以保證每個(gè)激光脈沖打在樣品的不同位置，使分析具有代表性；(4)分光系統(tǒng)采用多色儀，并用CCD進(jìn)行檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)量；(5)數(shù)據(jù)分析模塊采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，綜合監(jiān)測(cè)儀測(cè)量得到的煤灰成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，克服了單一結(jié)渣指數(shù)分辨率低的缺陷，將煤灰結(jié)渣傾向模糊綜合判別法應(yīng)用到了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)際指導(dǎo)燃煤設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；(6)該發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)在入爐前的結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明不限于此。
如圖1、2所示，本發(fā)明監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)主體分為三個(gè)部分，一部分是取樣部分，第二部分為檢測(cè)部分，第三部分為分析部分。其中，取樣部分包括采樣系統(tǒng)1和樣品分析池14，檢測(cè)部分包括觸發(fā)激光光源2、分光系統(tǒng)8、檢測(cè)器9、脈沖發(fā)生器10和時(shí)間延遲器11，分析部分包括數(shù)據(jù)分析模塊13，數(shù)據(jù)分析模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)12中的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。其中，第一部分和第二部分安裝于現(xiàn)場(chǎng)，而第三部分可以安裝在控制室，這樣操作員既不用在環(huán)境惡劣環(huán)境下工作，又可以得到實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所采用的光源是波長(zhǎng)為532nm或者1064nm的激光器，分光系統(tǒng)采用多色儀，檢測(cè)器采用CCD，控制電路通過(guò)儀器殼體17上的控制面板16連接，控制面板16具備220VAC供電功能，可以為激光器、檢測(cè)器和步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備供電。另外，儀器殼體上開(kāi)有進(jìn)樣孔，以便采樣系統(tǒng)采到的煤樣進(jìn)入儀器內(nèi)的分析樣品池中，樣品池具備分析后樣品輸出功能。儀器內(nèi)殼可以將各部件固定在合適的位置。由于樣品是煤粉，所以要求樣品要平放，而激光垂直入射。激光照射在樣品上，樣品局部被激發(fā)為等離子體4，等離子體信號(hào)經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)8分光和檢測(cè)器9檢測(cè)到的信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)12中的數(shù)據(jù)分析模塊13進(jìn)行分析，得出煤的結(jié)渣傾向；所得到的檢測(cè)結(jié)果通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程的DCS系統(tǒng)，指導(dǎo)燃煤設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行。
本發(fā)明的具體工作原理如下取樣部分的采樣系統(tǒng)1對(duì)入爐煤進(jìn)行在線采樣，將樣品輸入樣品分析池14中，樣品池14中的樣品臺(tái)5被步進(jìn)電機(jī)6帶動(dòng)，以保證每個(gè)激光脈沖每次可以照射在煤樣的不同點(diǎn)上，步進(jìn)電機(jī)由計(jì)算機(jī)12控制啟停與轉(zhuǎn)速，檢測(cè)后的樣品通過(guò)樣品池上的樣品輸出裝置輸出；脈沖發(fā)生器10觸發(fā)激光光源2，同時(shí)還會(huì)給時(shí)間延時(shí)器11一個(gè)脈沖信號(hào)，由時(shí)間延時(shí)器控制檢測(cè)器的采集開(kāi)門時(shí)間；激光經(jīng)過(guò)透鏡3聚焦照射在樣品上，產(chǎn)生等離子體4，等離子體信號(hào)經(jīng)透鏡7、收光器15到達(dá)分光系統(tǒng)8；分光系統(tǒng)出口安裝檢測(cè)器9；檢測(cè)器9由計(jì)算機(jī)12、時(shí)間延遲器11和計(jì)算機(jī)中的軟件系統(tǒng)控制；數(shù)據(jù)分析模塊13對(duì)檢測(cè)器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析即可得出所需數(shù)據(jù)，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程的DCS系統(tǒng)，指導(dǎo)燃煤設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，包括取樣部分、檢測(cè)部分和分析部分，所述取樣部分包括采樣系統(tǒng)、樣品分析池，所述檢測(cè)部分包括由激光器和倍頻器組成的光源系統(tǒng)、由光譜儀構(gòu)成的分光系統(tǒng)、由脈沖發(fā)生器和時(shí)間延遲器構(gòu)成的時(shí)序控制系統(tǒng)以及檢測(cè)器，所述分析部分由數(shù)據(jù)分析模塊構(gòu)成；其中樣品分析池和光源系統(tǒng)之間放置一透鏡，采樣系統(tǒng)與樣品分析池相連，樣品分析池中的樣品臺(tái)連接一步進(jìn)電機(jī)，樣品分析池與分光系統(tǒng)之間放置另一透鏡，分光系統(tǒng)的出口處連接檢測(cè)器；檢測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)光譜信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，所得到的等離子體數(shù)字信號(hào)輸入數(shù)據(jù)分析模塊；脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)觸發(fā)光源系統(tǒng)，同時(shí)給時(shí)間延時(shí)器一個(gè)脈沖信號(hào)，由時(shí)間延時(shí)器控制檢測(cè)器的采集開(kāi)門時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述步進(jìn)電機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制啟停與轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述分光系統(tǒng)采用多色儀，所述檢測(cè)器采用電感耦合器CCD。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)分析模塊采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種煤炭結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)儀。它包括取樣部分、檢測(cè)部分和分析部分，所述取樣部分包括采樣系統(tǒng)、樣品分析池，所述檢測(cè)部分包括由激光器和倍頻器組成的光源系統(tǒng)、由光譜儀構(gòu)成的分光系統(tǒng)、由脈沖發(fā)生器和時(shí)間延遲器構(gòu)成的時(shí)序控制系統(tǒng)以及檢測(cè)器，所述分析部分由數(shù)據(jù)分析模塊構(gòu)成。本發(fā)明裝置數(shù)據(jù)分析模塊采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析結(jié)果較準(zhǔn)確，并且操作簡(jiǎn)捷、耗時(shí)短，可以實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)在入爐前的結(jié)渣傾向快速監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N33/22GK1975382SQ200610124099
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者陸繼東, 盧志民, 謝承利, 劉彥, 李娉, 姚順春 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)