專利名稱：一種煤炭結渣傾向快速監測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及激光診斷和測量技術領域，更具體的說，是涉及一種對燃煤設備入爐煤炭結渣傾向的快速監測裝置。
背景技術：
長期以來，爐內結渣一直是危及燃煤設備安全、經濟運行的主要因素之一。隨著燃煤設備容量的進一步增大，這一問題更加突出。因此，準確預測爐膛的結渣傾向，以采取相應的措施，對于防止嚴重結渣、優化運行具有非常重要的意義。國內外有30余種評價煤潛在結渣傾向的方法，可以分為以下幾大類①根據煤的灰熔點溫度進行評估；②根據煤的粘度——溫度特性進行評估；③根據燒結強度進行評估；④根據灰分的組成成分進行評估；⑤考慮爐內溫度水平的綜合評估(用爐膛容積熱負荷和斷面熱負荷來考慮溫度)；⑥根據煤灰三元相圖，考慮爐內溫度、顆粒撞擊壁面概率等因素的綜合評估；⑦幾種評估指標的聯合模糊判斷。
爐內結渣是多因素耦合的非常復雜的物理和化學過程，但入爐煤的灰分特性是結渣的決定因素，所以對于煤灰分的測定對結渣特性預測有重要意義。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計關聯。傳統的煤灰分分析耗時長，提供入爐煤的結渣特性信息滯后，不能及時指導燃煤設備運行，而燃煤設備經濟安全運行迫切需要煤質結渣傾向的實時數據。
常用的成分結渣指標有硅鋁比SiO2/Al2O3、硅比G和酸堿比B/A。目前嘗試過的煤灰分析方法主要有傳統的化學分析法、原子吸收分光光度法、ICP-AES法、X熒光法等。傳統的化學分析法需要先將煤制成灰樣再用化學溶液滴定或者應用分光光度法對樣品溶液進行測定，這種方法步驟繁瑣、工作量大，速度太慢，且人為的誤差機會多，致使測定結果精度較差，不適合于煤質在入爐前的結渣趨勢在線分析；原子吸收分光光度法在操作上是和傳統的化學方法相結合來進行煤灰成分分析的；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行檢測，這幾種方法由于要進行樣品的制備等繁瑣的手工化學分析，所以耗時較長，不適合于煤質在入爐前的結渣趨勢分析。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種應用激光感生擊穿光譜法對入爐煤中Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti元素進行定量分析，間接得到煤灰成分結渣指標硅鋁比SiO2/Al2O3、硅比G和酸堿比B/A，采用模糊神經網絡模型方法進行綜合分析，得到煤炭結渣傾向判據預測的煤炭結渣傾向快速監測儀。
一種煤炭結渣傾向快速監測儀，包括取樣部分、檢測部分和分析部分，所述取樣部分包括采樣系統、樣品分析池，所述檢測部分包括由激光器和倍頻器組成的光源系統、由光譜儀構成的分光系統、由脈沖發生器和時間延遲器構成的時序控制系統以及檢測器，所述分析部分由數據分析模塊構成；其中樣品分析池和光源系統之間放置一透鏡，采樣系統與樣品池相連，樣品池中的樣品臺通過步進電機控制，步進電機的起停和轉速通過計算機控制，樣品分析池與分光系統之間放置另一透鏡，分光系統的出口處連接檢測器；檢測器用于實現光譜信號的光電轉換，由時序控制器以及計算機控制軟件聯合控制，所得到的等離子體數字信號輸入數據分析模塊，而分析部分的數據分析模塊由計算機的軟件實現；所得到的檢測結果通過標準接口進入生產過程的DCS系統，指導燃煤設備的優化運行脈沖發生器發出脈沖信號一方面觸發光源系統，同時還給時間延時器一個脈沖信號，由時間延時器控制檢測器的采集開門時間。
所述分光系統采用多色儀，所述檢測器采用CCD；所述數據分析模塊采用模糊神經網絡模型。
與現有技術相比較，本發明的有益效果是(1)采樣系統、檢測系統結構緊湊，便于工業安裝；(2)采樣系統直接從燃燒器入口管道取樣，不需要對煤樣進行再處理；(3)承載有樣品的樣品臺被步進電機帶動，可以保證每個激光脈沖打在樣品的不同位置，使分析具有代表性；(4)分光系統采用多色儀，并用CCD進行檢測，可以實現多元素同時測量；(5)數據分析模塊采用模糊神經網絡模型，綜合監測儀測量得到的煤灰成分數據進行數據的處理，克服了單一結渣指數分辨率低的缺陷，將煤灰結渣傾向模糊綜合判別法應用到了生產現場，實際指導燃煤設備的安全經濟運行；(6)該發明裝置可以實現煤質在入爐前的結渣傾向快速監測。
圖1是本發明的結構框圖；圖2本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明不限于此。
如圖1、2所示，本發明監測儀的結構主體分為三個部分，一部分是取樣部分，第二部分為檢測部分，第三部分為分析部分。其中，取樣部分包括采樣系統1和樣品分析池14，檢測部分包括觸發激光光源2、分光系統8、檢測器9、脈沖發生器10和時間延遲器11，分析部分包括數據分析模塊13，數據分析模塊通過計算機12中的軟件系統實現。其中，第一部分和第二部分安裝于現場，而第三部分可以安裝在控制室，這樣操作員既不用在環境惡劣環境下工作，又可以得到實時的數據。
本發明所采用的光源是波長為532nm或者1064nm的激光器，分光系統采用多色儀，檢測器采用CCD，控制電路通過儀器殼體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、檢測器和步進電機等設備供電。另外，儀器殼體上開有進樣孔，以便采樣系統采到的煤樣進入儀器內的分析樣品池中，樣品池具備分析后樣品輸出功能。儀器內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，樣品局部被激發為等離子體4，等離子體信號經過分光系統8分光和檢測器9檢測到的信號，輸入計算機12中的數據分析模塊13進行分析，得出煤的結渣傾向；所得到的檢測結果通過標準接口進入生產過程的DCS系統，指導燃煤設備的優化運行。
本發明的具體工作原理如下取樣部分的采樣系統1對入爐煤進行在線采樣，將樣品輸入樣品分析池14中，樣品池14中的樣品臺5被步進電機6帶動，以保證每個激光脈沖每次可以照射在煤樣的不同點上，步進電機由計算機12控制啟停與轉速，檢測后的樣品通過樣品池上的樣品輸出裝置輸出；脈沖發生器10觸發激光光源2，同時還會給時間延時器11一個脈沖信號，由時間延時器控制檢測器的采集開門時間；激光經過透鏡3聚焦照射在樣品上，產生等離子體4，等離子體信號經透鏡7、收光器15到達分光系統8；分光系統出口安裝檢測器9；檢測器9由計算機12、時間延遲器11和計算機中的軟件系統控制；數據分析模塊13對檢測器輸出的數字信號進行分析即可得出所需數據，然后通過標準接口進入生產過程的DCS系統，指導燃煤設備的優化運行。
權利要求
1.一種煤炭結渣傾向快速監測儀，其特征在于，包括取樣部分、檢測部分和分析部分，所述取樣部分包括采樣系統、樣品分析池，所述檢測部分包括由激光器和倍頻器組成的光源系統、由光譜儀構成的分光系統、由脈沖發生器和時間延遲器構成的時序控制系統以及檢測器，所述分析部分由數據分析模塊構成；其中樣品分析池和光源系統之間放置一透鏡，采樣系統與樣品分析池相連，樣品分析池中的樣品臺連接一步進電機，樣品分析池與分光系統之間放置另一透鏡，分光系統的出口處連接檢測器；檢測器用于實現光譜信號的光電轉換，所得到的等離子體數字信號輸入數據分析模塊；脈沖發生器發出脈沖信號觸發光源系統，同時給時間延時器一個脈沖信號，由時間延時器控制檢測器的采集開門時間。
2.根據權利要求1所述的煤炭結渣傾向快速監測儀，其特征在于所述步進電機，由計算機控制啟停與轉速。
3.根據權利要求1或2所述的煤炭結渣傾向快速監測儀，其特征在于所述分光系統采用多色儀，所述檢測器采用電感耦合器CCD。
4.根據權利要求3所述的煤炭結渣傾向快速監測儀，其特征在于所述數據分析模塊采用模糊神經網絡預測模型。
全文摘要
本發明公開了一種煤炭結渣傾向快速監測儀。它包括取樣部分、檢測部分和分析部分，所述取樣部分包括采樣系統、樣品分析池，所述檢測部分包括由激光器和倍頻器組成的光源系統、由光譜儀構成的分光系統、由脈沖發生器和時間延遲器構成的時序控制系統以及檢測器，所述分析部分由數據分析模塊構成。本發明裝置數據分析模塊采用模糊神經網絡模型，分析結果較準確，并且操作簡捷、耗時短，可以實現煤質在入爐前的結渣傾向快速監測。
文檔編號G01N33/22GK1975382SQ200610124099
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月7日 優先權日2006年12月7日
發明者陸繼東, 盧志民, 謝承利, 劉彥, 李娉, 姚順春 申請人:華南理工大學