[发明专利]一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统及方法，该系统包括：空心金属波导、输入同轴转换器、输出同轴电缆、电磁波隔离装置、金属耦合片和测量装置。测量方法采用空心金属波导在检测效果方面较之于其他检测技术灵敏度、分辨率都更高，在静态条件下，在相同实验室条件下采用自由空间法与空心金属波导法测试相同灰样，自由空间法低含碳量相位差约为1°，而波导法相邻含碳量相位差大于20°，空心金属波导明显具有更高的分辨率。因此，空心金属波导法可以对电厂检测飞灰含碳量提供指导意义，给电厂测试飞灰含碳量提供一定的数据支撑。

技术领域

本发明涉及测试火电厂尾部烟道飞灰电磁参数装置的领域，特别涉及一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统及方法。

背景技术

锅炉燃烧过程是受众多因素影响的复杂的湍流流动与燃烧反应过程。运行过程中机械不完全热损失是影响火电厂热效率的主要因素之一，而这一影响因素主要由烟气中的飞灰含碳量来表征。因此，对飞灰含碳量进行精确、实时的监测，提高锅炉运行效率，对降低发电成本有十分重要的意义。

目前国内外已有的飞灰含碳量在线检测仪在测量技术方面基本都采用将采集后的灰样送入测量腔的方法进行测试，这就导致了测量腔堵灰、检测结果实时性差等问题的发生。另外，由于不同测量技术的实现方式不同，测量过程中伴随着各种问题。光学反射法、激光诱导击穿光谱法与红外测量法中信号易受煤种变化及飞灰颗粒大小的影响，测量精度难以保证。灼烧法测量精度高但分析滞后，实时性差。流化床CO₂测量法难以保证燃烧室严格的密封性，飞灰中碳酸盐受热分解出的二氧化碳对精度同样造成了一定影响。微波法是目前商业化程度最高的一种测碳方法，该方法能实现在线测量飞灰含碳量的要求，是目前研究、应用最多,也是测量速度最快的一种测碳技术。但是，无论是取样式微波测碳还是无灰路微波测碳都存在一定问题。取样法取得的灰样缺乏代表性，取样器堵灰等问题难以得到根本解决；无灰路飞灰含碳量测试系统微波信号多径反射干扰以及烟道飞灰密度不确定对微波能量衰减的影响难以估算，测试结果的可信度受到质疑。这些问题的存在很难满足火电厂实时、准确检测飞灰含碳量的要求。

发明内容

本发明公开了一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统及方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种基于空心金属波导的飞灰含碳量静态测量系统，该装置包括：空心金属波导、输入同轴转换器、同轴电缆、电磁波隔离装置、金属耦合片和测量装置；

其中，所述空心金属波导，用于传输的微波信号对飞灰含碳量对进行测量；

所述输入同轴转换器，用于将电磁波的模式由TEM模式转换为TE模式；

所述输出同轴转换器，用于将电磁波的模式由TEM模式转换为TE模式，并将电信号输出；

所述同轴电缆，用于将输出的微波信号发送给测量装置；

所述电磁波隔离装置，用于对电磁波进行反射，使电磁波无法向与之连接的圆波导的两端逆向传输，避免了能量溢散；

进一步，用于产生测量所需的微波信号，并对接收到的微波号进行分析处理，并输出结果。

进一步，所述金属耦合片，用于对输入和输出的微波信号进行耦合，选择最优微信号的频段。

进一步，所述空心金属波导设有密封材料密封，所述空心金属波导靠近两端端部的侧壁上设有连接座，2个所述连接座上均设有连接件，连接件上设有微波传输孔，所述微波传输孔上均设有金属耦合片；2个所述同轴转换器的一端分别与所述连接件连接，所述测量装置通过所述同轴电缆与2个所述同轴转换器连接；

2个所述电磁波隔离装置水平设置在所述空心金属波导的两端部的中心线位置，不超过微波传输口中心线位置，并位于所述微波传输孔的上方。