本發(fā)明涉及飛灰含碳量測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛灰含碳量便攜式測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

飛灰含碳量直接反映了爐內(nèi)煤粉的燃燒效率，快速測量飛灰含碳量，有助利于指導(dǎo)運行人員正確調(diào)整風煤比和煤粉細度。在燃燒調(diào)整試驗期間，可大大提高試驗效率，快速診斷鍋爐性能，保障鍋爐的高效燃燒，并減少試驗所需的人力物力財力成本。目前燃燒調(diào)整試驗期間的飛灰含碳量測量均是在煙道上進行取樣，在實驗室分析根據(jù)燃燒失重法獲得飛灰含碳量測量結(jié)果。該方法分析時間長，導(dǎo)致測量結(jié)果不能及時反映當前的燃燒工況，降低了燃燒調(diào)整試驗的效率。此外，國內(nèi)外也有飛灰含碳量在線測量系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用，大多是基于微波吸收法和快速灼燒法。這類設(shè)備大多是利用取樣槍將飛灰從煙道中取出，當取樣量或取樣時間達到預(yù)設(shè)值時開始檢測，檢測完的飛灰再通過排灰管排回煙道。取樣槍堵灰是該類飛灰含碳量在線測量系統(tǒng)存在的主要問題之一。其中，微波吸收法的測量精確度受煤種變化的影響較大，測量穩(wěn)定性和精度都不理想；快速灼燒法的測量周期通常需要10-15分鐘，較難滿足飛灰含碳量快速測量的要求。

綜上目前飛灰含碳量主要來自取樣后的離線分析，存在較大的滯后性，而已有的飛灰含碳量在線測量裝置往往由于維護量較大、現(xiàn)場運行可靠性較差等原因造成應(yīng)用效果普遍不理想，這些都不利于鍋爐性能的快速診斷，而開發(fā)飛灰含碳量便攜式測量系統(tǒng)可以方便地對鍋爐的燃燒效果進行診斷。另一方面，燃燒調(diào)整試驗是提高鍋爐性能的常用方法，飛灰含碳量的便攜式快速測量有利于提高燃燒調(diào)整試驗的效率，為科研人員開展燃燒優(yōu)化工作提供有效手段。因此，采用先進、快速的測量方法并推出一種新型便攜的飛灰含碳量測量系統(tǒng)，對提高燃燒調(diào)整試驗的效率，實現(xiàn)鍋爐性能的快速診斷具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決飛灰含碳量快速/在線測量結(jié)果不理想的問題，提供一種用于飛灰含碳量測量的便攜式測量方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明涉及的飛灰含碳量測量方法是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種飛灰含碳量便攜式測量方法，其特征在于測量包括以下步驟：

1.通過煙道上開設(shè)的測量孔把測量槍插入煙道內(nèi)，打開主機啟動開關(guān)，激光頭開始發(fā)射激光。

2.測量槍頂端的聚焦區(qū)域內(nèi)煙氣被激光激發(fā)形成等離子體，煙氣中的飛灰顆粒流經(jīng)等離子體區(qū)域時被快速激發(fā)，并同時發(fā)射光譜信號；

3.飛灰顆粒激發(fā)形成的發(fā)射光譜信號通過測量槍內(nèi)的收光模塊采集再經(jīng)過光譜儀轉(zhuǎn)化，通過網(wǎng)線傳輸至主機內(nèi)的工業(yè)平板電腦進行分析，得到飛灰含碳量的測量值；

上述飛灰含碳量便攜式測量方法的測量步驟中，把測量槍插入煙道上的不同測量孔，以及同一測量孔的不同深度，可以實現(xiàn)煙道內(nèi)飛灰含碳量的網(wǎng)格法測量。

本發(fā)明涉及的飛灰含碳量的便攜式測量系統(tǒng)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種飛灰含碳量便攜式測量系統(tǒng)，其特征在于，它包括主機(圖1)和測量槍(圖2)。其中主機(圖1)由工業(yè)平板電腦(1)、控制模塊(2)、工業(yè)電源(5)、激光器電源(3)、激光器水箱(4)組成，測量槍(圖2)由激光頭(17)、收光模塊(16)、光譜儀(18)組成。且在主機的頂面有系統(tǒng)啟動開關(guān)(12)、緊急停止開關(guān)(13)、狀態(tài)指示燈(14)以及USB接口(11)與網(wǎng)線接口(10)，左右兩側(cè)面有散熱孔(6)，右側(cè)面有冷卻水進口(8)、冷卻水出口(9)、電源及控制連接口(7)。在測量槍頂面有石英平面窗口(15)，底面有網(wǎng)線接口(22)、冷卻水進口(20)、冷卻水出口(21)、電源及控制連接口(19)。

通過所述的工業(yè)平板電腦(1)設(shè)置測量槍的相關(guān)參數(shù)，包括激光強度與脈沖頻率、光譜采集的延時與門寬；處理和分析光譜數(shù)據(jù)；在屏幕顯示含碳量測量結(jié)果。

通過所述的控制模塊(2)控制系統(tǒng)的啟停和參數(shù)設(shè)置。

通過所述的工業(yè)電源(5)為工業(yè)平板電腦(1)與控制模塊(2)供電。

通過所述的激光器電源(3)為測量槍的激光頭供電。

通過所述的激光器水箱(4)為測量槍中激光頭供給冷卻水。

通過所述的散熱孔(6)為主機內(nèi)的各種模塊進行散熱降溫。

所述的主機電源及控制連接口(7)與測量槍電源及控制連接口(19)通過連接線相連，傳遞激光器電源(3)電流與控制模塊(2)信號。

所述的主機右側(cè)面冷卻水進口(8)、冷卻水出口(9)分別于測量槍底面冷卻水出口(21)、冷卻水進口(20)連接與主機內(nèi)的激光器水箱(4)實現(xiàn)水的循環(huán)流動。

所述的主機網(wǎng)線接口(10)與測量槍網(wǎng)線接口(22)相連，用于將光譜數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)平板電腦進行分析。

所述的主機USB接口(11)導(dǎo)出原始光譜數(shù)據(jù)和測量結(jié)果。

所述的測量槍石英平面窗口(15)略低于頂端平面，可減少使用中的磨損，用于防止煙道內(nèi)故障物直接接觸石英平面窗口(15)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的飛灰含碳量便攜式測量方法及系統(tǒng)，通過將測量槍插入煙道上的不同測量孔，以及同一測量孔的不同深度，可以實現(xiàn)煙道內(nèi)飛灰含碳量的網(wǎng)格法測量，提高了飛灰含碳量測量的可靠性，并可以獲得煙道內(nèi)飛灰含碳量的二維分布。激光器發(fā)出的高能量的激光束直接擊穿煙氣形成等離子體，從而激發(fā)流經(jīng)等離子體區(qū)域的飛灰，解決了由于現(xiàn)有飛灰含碳量在線測量裝置中取樣系統(tǒng)堵塞的問題。采用本發(fā)明的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的飛灰含碳量便攜式測量方法及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)1分鐘內(nèi)完成飛灰含碳量測量，達到快速測量的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主機結(jié)構(gòu)示意圖：

其中：1.工業(yè)平板電腦；2.控制模塊；3.激光器電源；4.激光器水箱；5.工業(yè)電源；6.散熱孔；7.電源及控制連接口；8.冷卻水進口；9.冷卻水出口；10.網(wǎng)線接口；11.USB接口；12.系統(tǒng)啟動開關(guān)；13.緊急停止開關(guān)；14.狀態(tài)指示燈。

圖2為本發(fā)明測量槍結(jié)構(gòu)示意圖：

其中：15.石英平面窗口；16.收光模塊；17.激光頭；18.光譜儀；19.電源及控制連接口；20.冷卻水進口；21.冷卻水出口；22.網(wǎng)線接口。

圖3為本發(fā)明實際使用示意圖。

其中：23.煙道

具體實施方式

采用本方法測量飛灰含碳量：通過煙道上開設(shè)的測量孔把測量槍插入煙道內(nèi)，打開主機啟動開關(guān)，激光頭開始發(fā)射脈沖激光束，測量槍頂端的聚焦區(qū)域內(nèi)煙氣被激光激發(fā)形成等離子體，煙氣中的飛灰顆粒流經(jīng)等離子體區(qū)域時被快速激發(fā)，并同時發(fā)射光譜信號，飛灰顆粒激發(fā)形成的發(fā)射光譜信號通過測量槍內(nèi)的收光模塊采集再經(jīng)過光譜儀轉(zhuǎn)化，通過網(wǎng)線傳輸至主機內(nèi)的工業(yè)平板電腦進行分析，得到飛灰含碳量的測量值，顯示在工業(yè)平板電腦的屏幕上。

本發(fā)明的便攜式測量系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，由主機和測量槍組成。開始測量時，將測量槍插入煙道(23)上的測量孔，如圖3所示。通過主機的系統(tǒng)開關(guān)按鍵(12)開啟整個系統(tǒng)，并由工業(yè)平板電腦(1)設(shè)置好測量系統(tǒng)的主要參數(shù)，包括激光強度、脈沖頻率、光譜采集的延時和門寬。測量槍內(nèi)的激光頭(17)以設(shè)置好的頻率發(fā)射脈沖激光，測量槍頂端的聚焦區(qū)域內(nèi)煙氣被激光激發(fā)形成等離子體，煙氣中的飛灰顆粒流經(jīng)等離子體區(qū)域時被快速激發(fā)，并同時發(fā)射光譜信號，同時收光模塊(16)開始以設(shè)置好的延時與門寬采集信號，之后光譜信號在光譜儀(18)中轉(zhuǎn)化，通過網(wǎng)線傳輸主機內(nèi)的至工業(yè)平板電腦(1)進行分析，得到的飛灰含碳量測量值顯示在工業(yè)平板電腦(1)屏幕上，并存儲于工業(yè)平板電腦(1)中。