[发明专利]一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置及分析方法

说明书

本发明公开了一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置，包括燃烧器，燃烧器的上方设置有放置样品的支撑杆，样品燃烧的火焰一侧上方设置有探头，探头通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与处理数据的计算机连接；探头的内部设置有准直透镜，准直透镜设置在辐射光入口处。本发明还公开了一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置的分析方法。本发明采用上述燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置及分析方法，能够解决现有的分析装置数据实时性不够，分析精度和准确度低的问题；可以实现燃烧过程中碱金属释放特性动态分析，同时实现大型炉膛内碱金属释放的动态特性，为大型炉膛的工况检测与燃烧调整提供有力支持。

技术领域

本发明涉及碱金属燃烧分析技术领域，尤其是涉及一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置及分析方法。

背景技术

在煤、生物质以及垃圾衍生物燃料中，均含有大量的碱金属成分，主要以钾(K)和钠(Na)为主。如高碱煤中钠元素含量高于5％，生物质燃料中钾元素含量高于2％。在这些燃料燃烧过程中，燃料中的碱金属在高温下，极易挥发，逸出的碱金属通过逸散作用到达管壁，与烟气中的三氧化硫、飞灰中的氧化铁、氧化铝反应，形成多种含有碱金属元素的复合硫酸盐。复合硫酸盐在高温中呈现熔融状态，捕获飞灰，并且大量附着在换热器表面，引起换热面的结渣。而且，复合硫酸盐在高于710℃的环境下，分解释放出大量二氧化硫，二氧化硫氧化后形成三氧化硫，会对金属换热面造成腐蚀。换热面结渣大幅降低换热效率，而金属换热面的腐蚀会造成炉膛运行安全性问题。开展燃烧过程中碱金属释放特性的动态分析有利于工程人员优化调整燃烧工况，缓解换热面结渣腐蚀，对实际燃烧设备的高效、安全运行意义重大。

关于燃烧过程中碱金属的检测，现有技术主要有基于激光激发光谱和基于火焰自发射光谱。基于激光激发光谱利用激光激发组分，检测更多元素，但激光激发光谱检测的缺点主要是无法解决在工业现场的光学清洁度与高温问题。而基于燃烧自发射光谱法设备非常简单，价格低廉，对环境清洁度要求较低，易于在工业现场应用。现有多种基于燃烧自发射光谱法的装置，例如，在CN202010046096.0中，公开了一种利用光纤光谱传感器结合神经网络的生物质燃料碱金属元素动态预测系统；在CN202020669592.7中，公开了一种针对固体废弃物炉内燃烧碱金属浓度测量装置，该系统使用分束镜组，使光分成三路并分别到达彩色CCD、碱金属浓度测量模块与光谱测量模块，结构紧凑。但是现有的技术在实时输出碱金属的释放特性方面仍存在不足，基本上为离线分析，数据的实时性不够，影响分析的准确度和精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置，解决现有的分析装置数据实时性不够，分析精度和准确度低的问题。本发明的另一个目的是提供一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置的分析方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种燃烧过程中碱金属释放特性动态分析装置，包括燃烧器，燃烧器的上方设置有放置样品的支撑杆，样品燃烧的火焰一侧上方设置有探头，探头通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与处理数据的计算机连接；探头的内部设置有准直透镜，准直透镜设置在辐射光入口处。

优选的，所述燃烧器包括外壳，外壳的底部设置有空腔，燃烧器的上方设置有若干个与空腔连通的毛细管，空腔上设置有使燃料进入空腔的进气口一；外壳的侧壁上设置有使氧化性气体进入毛细管之间的进气口二，进气口二的上方设置有向毛细管之间通入保护气体的进气口三；外壳上设置有水冷管。

优选的，所述毛细管为不锈钢管，毛细管的数量为300-500根，毛细管的内径为0.7-0.9mm，毛细管的外径为1.0-1.4mm。

优选的，所述燃烧器的内部设置有对氧化性气体具有整流作用的金属网，毛细管以错排的方式插入金属网的网格中。

优选的，所述空腔内填充有直径为2mm-4mm的玻璃珠。

优选的，所述支撑杆为直径0.6mm-1.0mm的陶瓷棒。