[发明专利]一种燃煤烟气中气相碱金属在线测量装置

说明书

一种燃煤烟气中气相碱金属在线测量装置，包括烟气取样主管、至少一根烟气取样支管、电离装置、信号采集装置以及供电电源，烟气取样主管的进气口与外界待测烟道相连通，烟气取样主管的出气口与烟气取样支管的进气口同时连通；每根烟气取样支管对应配置一套电离装置和一套信号采集装置；电离装置包括电离腔室、电荷发生器以及电荷感应器，电离腔室的入气口与烟气取样支管的出气口管路连通，电荷发生器以及电荷感应器均同轴装在电离腔室的入气口处；信号采集装置包括用于将电流信号转化为电压信号的信号放大器以及用于采集电压信号的信号采集器。本发明的有益效果是：简易便携，适应锅炉现场测量环境，在线测量烟气中的碱金属，特别是Na和K的含量。

技术领域

本发明涉及一种燃煤烟气中气相碱金属在线测量装置。

背景技术

中国新疆准东煤田煤炭资源储备丰富。在燃用准东煤过程中，出现炉膛结渣以及受热面积灰问题，严重影响锅炉的安全和经济运行。沾污结渣问题与准东煤煤质直接相关，其典型特征是其碱金属含量特别是钠含量高。

高碱煤燃烧过程中产生的气相碱金属对于受热面沾污结渣有直接的影响。高碱金属对煤燃烧过程中沾污结渣的影响主要体现在两方面：(1)挥发的气相碱金属较多，产生的碱金属蒸汽遇到温度相对较低的受热面会发生凝结，形成一层具有粘性的初始层，导致受热面对飞灰颗粒的吸附性增强；(2)灰颗粒吸附烟气中的碱金属，形成含Na、K的矿物成分，易与其它矿物成分之间形成熔点较低的低温共熔体，如霞石(Na₆K₁₂Al₇Si₈₉O₃₂)、钠长石(Na(AlSi₃O₈))等，致使煤灰熔点降低，易黏附在受热面上。

能准确在线检测高碱煤燃烧过程中烟气中的碱金属含量对于锅炉安全经济运行具有重要意义。本发明即涉及一种燃煤烟气中气相碱金属浓度的在线测量装置。

气相中碱金属成分与含量的测量，传统方法以离线测量为主，如电感耦合等离子体、离子色谱法、毛细管电泳、活性矾土吸附等，这些方法都需要进行前处理，普遍存在测量耗时长、取样为均值、数值不准确等缺点。近几年，激光光谱技术较多应用于气相碱金属的在线检测，例如平面激光诱导荧光法(PLIF)、激光诱导击穿光谱法(LIBS)、感应荧光碎片受激准分子激光法(ELIF)，利用Na和K特定的吸收波长来测定其浓度。质谱技术也逐渐应用于碱金属的在线检测，通过与电离装置的联用，可以分析不同形态气相碱金属的含量。但以上几种技术的装置对使用环境要求均很高，无法实现锅炉系统的现场测量；另一方面，这些设备成本昂贵，操作繁琐，很难应用于工业锅炉现场环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种气相碱金属在线测量装置，该测量装置可以测量燃煤烟气中碱金属特别是Na、K的浓度，装置成本低廉，简易便携，使用方便，可用于工业锅炉的燃煤烟气中气相碱金属在线测量装置。

本发明是所述的一种燃煤烟气中气相碱金属在线测量装置，其特征在于：包括烟气取样主管、至少一根烟气取样支管、电离装置、信号采集装置以及供电电源，所述烟气取样主管的进气口与外界待测烟道相连通，所述烟气取样主管的出气口与所述烟气取样支管的进气口同时连通；每根烟气取样支管对应配置一套电离装置和一套信号采集装置；

所述电离装置包括电离腔室、电荷发生器以及电荷感应器，所述电离腔室的入气口与所述烟气取样支管的出气口管路连通，所述电荷发生器以及电荷感应器均同轴装在电离腔室的入气口处，并且所述电荷感应器设置在所述电荷发生器下游；电荷发生器用于电离烟气的电离面外沿与电离腔室的入气口内壁之间留有间隙；所述电荷发生器与加热供电电源相连，加热供电电源一端与升压供电电源的升压电路相连；所述电荷感应器与信号采集装置的信号放大器串联后接地，使得所述电荷发生器与所述电荷感应器之间产生电压差；