[发明专利]一种燃煤电厂煤质成分在线快速测试的方法及装置

权利要求书

1.一种燃煤电厂煤质成分在线快速测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）从燃煤电厂煤粉管道抽取煤粉，利用旋风分离器分离捕集煤粉颗粒，混匀后分为两部分；

（2）通过基于程序升温称重计量的工业分析，测量其中一部分煤粉的水分、灰分、挥发分和固定碳含量；具体包括：

（2.1）称取初始质量m的煤粉置于炉体加热系统中，将炉内温度控制在105～110℃，在干燥氮气流中干燥至质量恒定；获得煤样质量m₁，计算出水分的质量分数，水分M_ar=(m-m₁)/m×100；

（2.2）维持氮气气氛，将炉内温度升温至900±10℃，加热7 min；获得煤样质量m₂，计算得到挥发分的质量分数，挥发分V_ar=(m₁-m₂)/m×100；

（2.3）维持氮气气氛，冷却至815±10℃；切换至空气气氛，在815±10℃温度下灼烧至质量恒定；根据剩余煤样质量m₃计算出灰分的质量分数，灰分A_ar=m₃/m×100；

（2.4）由初始质量m的煤粉所含水分、灰分、挥发分的质量分数，计算得到固定碳质量分数：固定碳FC_ar=100 -( M_ar+A_ar+V_ar)；

（3）通过基于激光诱导击穿光谱的元素分析，测量另一部分煤粉中C、H、O、N、S元素浓度，分别表示为C_ar,LIBS，H_ar,LIBS，O_ar,LIBS，N_ar,LIBS，S_ar,LIBS；具体包括：

（3.1）以机械液压压片机将煤粉压制成表面平滑的煤饼，置于元素分析测量系统的旋转平台上；

（3.2）Nd:YAG固体激光器发出的激光束经过聚焦透镜的聚焦后，打在旋转状态的煤饼表面，生成等离子体；收光器收集等离子体在冷却和衰减过程中所发出的光信号，通过光纤传到光谱仪和探测器，并将处理得到的谱线信息传输到电脑；

（3.3）利用Matlab软件计算谱线峰面积积分，采取局部光谱归一化和等离子体温度补偿的光谱修正方法计算得到待测元素谱线强度；将待测元素谱线强度带入定标曲线方程，计算待测元素的浓度；

（4）结合步骤（2）的工业分析结果和步骤（3）的元素分析结果，采用门捷列夫发热量计算公式计算燃煤热值：

热值Q_{net, ar} = 339C_ar +1030H_ar - 109(O_ar - S_ar ) - 25M_ar

其中，Q_{net, ar}为煤的收到基低位发热量，C_ar = C_ar,LIBS，H_ar = H_ar,LIBS - M_ar﹒2/(2+16)，

S_ar= S_ar,LIBS，N_ar = N_ar,LIBS，O_ar = 100 - M_ar - A_ar - C_ar - H_ar- N_ar - S_ar。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，对煤粉中C、H、O、N、S元素进行定性、定量分析时，以内标法进行数据处理以减弱基体效应，选取的内标元素为Si，元素C、H、O、N、S、Si采用的特征谱线如下所示：

C：193.09 nm，247.856 nm；H：656.272 nm；O：747.908 nm，729.631 nm，407.7715 nm；N：460.716nm，742.364nm；S：866.649 nm，868.046 nm，903.262 nm，547.8194 nm；Si：288.1579 nm。