本發(fā)明涉及一種飛灰含碳量檢測裝置及方法，尤其是涉及一種基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

飛灰含碳量是衡量電站鍋爐和機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，當(dāng)飛灰含碳量高時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致煤耗的升高，從而使發(fā)電成本增高；同時(shí)增大了nox氣體的排放，對(duì)環(huán)境質(zhì)量也造成了嚴(yán)重的影響。隨著電力系統(tǒng)體制的改革，競價(jià)上網(wǎng)等政策的實(shí)施，煤耗的高低不僅關(guān)系到發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)影響到電廠的生存與發(fā)展。

為了優(yōu)化鍋爐燃燒，提高燃料的利用率，降低發(fā)電煤耗，首先必須有良好的監(jiān)測手段。傳統(tǒng)的測定飛灰含碳量的方法是灼燒稱重法，它是將一定重量的灰樣在高溫下完全燃燒，按照燃燒前后的重量差求出飛灰含碳量。用這種方法測得的結(jié)果要比鍋爐實(shí)際工況至少推遲幾個(gè)小時(shí)，不能及時(shí)反映鍋爐的燃燒狀況以指導(dǎo)對(duì)鍋爐燃燒狀況的調(diào)整。其他的一些測碳方法也存在很多的問題，最普遍的幾個(gè)問題分別是：取樣的灰樣顆粒太大，影響飛灰的代表性、取樣管路設(shè)計(jì)不合理，造成經(jīng)常發(fā)生堵灰的故障、電路系統(tǒng)功能復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差等。這些問題阻礙了火電廠飛灰測碳儀測量的準(zhǔn)確性，影響發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增加了發(fā)電的成本和對(duì)環(huán)境的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測裝置及方法。

一種基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測裝置，所述裝置包括取樣器、檢測腔、射頻發(fā)生器、射頻接收器和射頻處理器，所述取樣器設(shè)置在電除塵的煙道前，所述射頻發(fā)生器、射頻接收器設(shè)置在檢測腔內(nèi)，所述檢測腔內(nèi)還設(shè)有過濾體，所述過濾體下方設(shè)有稱量器，所述射頻接收器與射頻處理器相連，所述射頻處理器與控制器相連，所述控制器與電磁閥、風(fēng)機(jī)相連，所述電磁閥設(shè)置在氣流出口處。

檢測腔內(nèi)過濾體中積累的飛灰含碳量不同時(shí)，在檢測腔中產(chǎn)生諧振的射頻信號(hào)(射頻：radiofrequency)的頻率也會(huì)有相應(yīng)的偏移，通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，諧振頻率的偏移與碳質(zhì)量之間存在著良好的線性關(guān)系，因此可以通過測量諧振頻率的偏移量來對(duì)飛灰含碳量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。

作為優(yōu)選，所述取樣器為均速取樣器，所述均速取樣器通過采樣管道與檢測腔相連通；所述風(fēng)機(jī)與檢測腔相連通。

作為優(yōu)選，所述射頻發(fā)生器設(shè)置在過濾體一側(cè)，射頻接收器設(shè)置在過濾體另一側(cè)。

作為優(yōu)選，所述稱量器為電子天平。

一種基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測方法，采用基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測裝置，包括下述步驟：

(1)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到諧振頻率-含碳量之間的關(guān)系；

(2)通過取樣器，將含碳飛灰煙塵均速抽出一部分，引入檢測腔中被過濾體捕集；

(3)射頻發(fā)生器發(fā)射等幅度射頻波段進(jìn)入腔體，經(jīng)過累積有含碳飛灰的過濾體；

(4)射頻接收器將一定時(shí)間內(nèi)采集到的改變后的射頻信號(hào)傳輸?shù)缴漕l處理器，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，轉(zhuǎn)換到能量譜；

(5)計(jì)算處理能量譜中能量衰減最小部分，即波峰處的頻率，根據(jù)所得波峰的頻率，對(duì)照事先進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到的諧振頻率-含碳量線性關(guān)系進(jìn)行確定檢測腔中碳的質(zhì)量；

(6)利用稱量器實(shí)時(shí)測量捕集了飛灰后過濾體的重量，得到飛灰的含碳量。

作為優(yōu)選，對(duì)飛灰含碳量進(jìn)行微波測量分析后，控制器發(fā)出指令，關(guān)閉氣流出口電磁閥，打開風(fēng)機(jī)接入壓縮空氣吹掃，飛灰經(jīng)采樣管道吹回?zé)煹溃蝗缓筮M(jìn)行下一次飛灰的取樣和含碳量的測量。

作為優(yōu)選，諧振頻率-含碳量之間的關(guān)系通過下述步驟確定：

(a)對(duì)檢測腔內(nèi)的過濾體進(jìn)行稱重，獲得未加載飛灰的過濾體質(zhì)量；

(b)將取樣器置于電除塵的煙道前進(jìn)行飛灰樣品的采集，采集10分鐘；

(c)通過對(duì)加載后過濾體進(jìn)行稱重，所得值與未加載質(zhì)量進(jìn)行比較后得到飛灰樣品質(zhì)量，將質(zhì)量差值記錄下來；

(d)射頻發(fā)生器分別發(fā)射各個(gè)頻率波段的等幅度射頻波段進(jìn)入加入飛灰樣品的腔體；

(e)通過檢測腔內(nèi)的射頻接收器將信號(hào)傳輸至射頻處理器，對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行處理，通過傅里葉變換，轉(zhuǎn)換到能量譜，對(duì)所述能量譜曲線進(jìn)行一定的平滑處理，得到峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，即為諧振頻率，將該諧振頻率記錄下來；

(f)收集檢測腔中過濾體內(nèi)飛灰樣品，實(shí)驗(yàn)室中用灼燒失重法測出飛灰中碳質(zhì)量，并計(jì)算出飛灰的含碳量，記錄下來；

(g)將諧振頻率與飛灰的含碳量進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)；

(h)再次將取樣器置于相同的煙道處進(jìn)行飛灰樣品的采集，采集時(shí)間比上一次增加10分鐘；

(i)重復(fù)上述c-g步驟獲得諧振頻率與飛灰的含碳量一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

采集時(shí)間間隔為10分鐘，目的是使累積的飛灰質(zhì)量成倍數(shù)增加，分別為第一次積累的1倍、2倍、3倍……使標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分布更加均勻，增加標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

作為優(yōu)選，步驟(3)中，所述等幅度射頻波段范圍為0.4～2.4ghz。

作為優(yōu)選，步驟(a)的具體操作為：使用正負(fù)誤差0.01g的電子天平對(duì)未加載的過濾體稱重，稱重前先對(duì)天平進(jìn)行凋零、清理，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，重復(fù)稱量三次，將三次稱量平均值作為未加載飛灰的過濾體的質(zhì)量。

作為優(yōu)選，步驟(d)中，頻率波段為0.4～2.4ghz。

本發(fā)明可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測量火電廠飛灰中的含碳量，取樣等速無需能量，減少了傳統(tǒng)灼燒失重法在取樣過程中的能量消耗，利用電磁閥控制壓縮空氣反向吹入，極大的防止了堵灰的發(fā)生，確保本裝置可長期穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所要保護(hù)的范圍并不限于此。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D1，一種基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測裝置，所述裝置包括取樣器1、檢測腔2、射頻發(fā)生器3、射頻接收器4和射頻處理器5，所述取樣器1設(shè)置在電除塵的煙道前，所述取樣器為均速取樣器，所述均速取樣器通過采樣管道6與檢測腔2相連通。所述射頻發(fā)生器3、射頻接收器4設(shè)置在檢測腔2內(nèi)，射頻接收器4用于獲取射頻發(fā)生器發(fā)出的射頻信號(hào)。所述檢測腔2內(nèi)還設(shè)有過濾體7，所述過濾體7下方設(shè)有稱量器8，所述稱量器為電子天平；所述射頻發(fā)生器3設(shè)置在過濾體7一側(cè)，射頻接收器4設(shè)置在過濾體7另一側(cè)。所述射頻接收器4與射頻處理器5相連，所述射頻處理器5與控制器9相連，用于根據(jù)射頻諧振頻率的變化實(shí)時(shí)測量飛灰中碳的質(zhì)量；所述控制器9與電磁閥10、風(fēng)機(jī)11相連，所述電磁閥10設(shè)置在氣流出口12處，所述風(fēng)機(jī)11與檢測腔2相連通。

本發(fā)明射頻處理器對(duì)射頻接收器接收到的信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，轉(zhuǎn)換到能量譜，對(duì)所述能量譜曲線進(jìn)行一定的平滑處理，得到峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，即為諧振頻率，將所得到的諧振頻率與預(yù)先標(biāo)定的射頻諧振頻率與含碳量之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行查找，得到飛灰碳質(zhì)量。對(duì)飛灰含碳量進(jìn)行微波測量分析后，控制器發(fā)出指令，關(guān)閉氣流出口電磁閥，打開風(fēng)機(jī)接入壓縮空氣吹掃，飛灰經(jīng)采樣管道吹回?zé)煹溃蝗缓筮M(jìn)行下一次飛灰的取樣和含碳量的測量。

實(shí)施例2

一種基于射頻技術(shù)的火電廠飛灰含碳量檢測方法，采用實(shí)施例1所述裝置，包括下述步驟：

(1)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到諧振頻率-含碳量之間的關(guān)系，具體操作為：使用正負(fù)誤差0.01g的電子天平對(duì)未加載的過濾體稱重，稱重前先對(duì)天平進(jìn)行凋零、清理，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，重復(fù)稱量三次，將三次稱量平均值作為未加載飛灰的過濾體的質(zhì)量；

(2)通過均速取樣器，將含碳飛灰煙塵均速抽出一部分，引入檢測腔中被過濾體捕集；

(3)射頻發(fā)生器發(fā)射出范圍在0.4～2.4ghz各個(gè)頻率波段的等幅度射頻波段進(jìn)入腔體，經(jīng)過累積有含碳飛灰的過濾體后，射頻信號(hào)受到含碳飛灰的吸收作用，信號(hào)特性改變，不同質(zhì)量的含碳飛灰對(duì)于射頻信號(hào)的吸收作用不同，因此在射頻接收器上接收到的信號(hào)特性隨著碳質(zhì)量發(fā)生改變；

(4)射頻接收器將一定時(shí)間內(nèi)采集到的改變后的射頻信號(hào)傳輸?shù)缴漕l處理器，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，轉(zhuǎn)換到能量譜；

(5)計(jì)算處理能量譜中能量衰減最小部分，即波峰處的頻率，根據(jù)所得波峰的頻率，對(duì)照事先進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到的諧振頻率-含碳量線性關(guān)系進(jìn)行確定檢測腔中碳的質(zhì)量；

(6)利用電子天平實(shí)時(shí)測量捕集了飛灰后過濾體的重量，得到飛灰的含碳量；

(7)對(duì)飛灰含碳量進(jìn)行微波測量分析后，控制器發(fā)出指令，關(guān)閉氣流出口電磁閥，打開風(fēng)機(jī)接入壓縮空氣吹掃，飛灰經(jīng)采樣管道吹回?zé)煹?；然后進(jìn)行下一次飛灰的取樣和含碳量的測量，如此循環(huán)。

本發(fā)明中，是在0.4～2.4ghz的頻域內(nèi)對(duì)檢測腔中的射頻信號(hào)進(jìn)行分析，檢測腔中射頻的諧振頻率與含碳量的關(guān)系通過下述步驟確定：

(a)對(duì)檢測腔內(nèi)的過濾體進(jìn)行稱重，獲得未加載飛灰的過濾體質(zhì)量；

(b)將取樣器置于電除塵的煙道前進(jìn)行飛灰樣品的采集，采集10分鐘；

(c)通過對(duì)加載后過濾體進(jìn)行稱重，所得值與未加載質(zhì)量進(jìn)行比較后得到飛灰樣品質(zhì)量，將質(zhì)量差值記錄下來；

(d)射頻發(fā)生器分別發(fā)射各個(gè)頻率波段的等幅度射頻波段進(jìn)入加入飛灰樣品的腔體；

(e)通過檢測腔內(nèi)的射頻接收器將信號(hào)傳輸至射頻處理器，對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行處理，通過傅里葉變換，轉(zhuǎn)換到能量譜，對(duì)所述能量譜曲線進(jìn)行一定的平滑處理，得到峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，即為諧振頻率，將該諧振頻率記錄下來；

(f)收集檢測腔中過濾體內(nèi)飛灰樣品，實(shí)驗(yàn)室中用灼燒失重法測出飛灰中碳質(zhì)量，并計(jì)算出飛灰的含碳量，記錄下來；

(g)將諧振頻率與飛灰的含碳量進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)；

(h)再次將取樣器置于相同的煙道處進(jìn)行飛灰樣品的采集，采集時(shí)間比上一次增加10分鐘；

(i)重復(fù)上述c-g步驟獲得諧振頻率與飛灰的含碳量一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。