Способ определения зольности продуктов сгорания твердого топлива Советский патент 1992 года по МПК G01N23/223 G01N33/22 

пользующие источники ионизирующего излучения 2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения зольности угля, заключающийся в том, что уголь облучают рентгеновским или гамма-излучением двух различных энергий, регистрируют прошедшее или рассеянное излучение каждой энергии и по полученным данным определяют зольность .

Недостатком этого способа является ограничение верхнего предела диапазона измерения зольности величиной 70% из-за потери чувствительности. Это исключает использование указанных способов для анализа продуктов сгорания твердого топлива с диапазоном изменения зольности 80- 100% из-за большой погрешности измерений.

Цель изобретения - повышение точности анализа продуктов сгорания твердого топлива высокой зольности.

В способе определения зольности твердого топлцва, основанном на облучении пробы электромагнитным излучением двух различных энергий, пробу продуктов сгорания твердого топлива облучают электромаг- нитным излучением в оптическом диапазоне с длиной волны 650-800 нм и рентгеновским излучением с энергией, оптимальной для возбуждения флуоресцентного излучения железа, с последующей регистрацией интенсивности или коэффициента диффузного отражения в оптическом диапазоне 650-800 нм и интенсивности рентгенофлуоресцентного излучения железа , по которым судят о зольности продуктов сгорания твердого топлива.

Возможность использования излучения с длиной волны 650-800 нм для определения зольности продуктов сгорания угля основана на том, что коэффициент диффузного отражения (R) в этой области в основном определяется содержанием несгоревшего угля и окислов железа, так как остальные составляющие продуктов сгорания твердого топлива (5Ю2, , ТЮ2, СаО, К20, МдО) в мелкодисперсном состоянии являются белыми и для них в указанном диапазоне длин волн R - составляет 90- 93%. Коэффициент диффузного отражения углей для этих длин волн составляет 5-8%, а К Рв20з равен 30-36%.

Как показали исследования спектров отражения, окраска золы сланцев зависит от содержания керогена и окислов железа. Все остальные компоненты сланцевой золы так же, как и компоненты угольной золы в

мелкодисперсном состоянии, имеют в указанном спектральном диапазоне коэффициент диффузного отражения 90-93%. Это позволяет использовать предлагаемый способ и для сланцевой золы.

На фиг. 1 представлены полученные экспериментально кривые зависимости коэффициента диффузного отражения продуктов сгорания угля различной зольности от

0 длины волны в оптическом диапазоне 400- 800 нм, где кривая 1 - зольность 97%; 2 - 93%; 3 - 90%; 4 - 87%; 5 - уголь; на фиг. 2 - экспериментальные кривые зависимости коэффициента диффузного отражения об5 разцов для длины волны 750 нм () от зольности продуктов сгорания при разном содержании железа, где кривая 6 - 8%; кривая 7-27%.

Из фиг. 1 видно, что с увеличением золь0 ности коэффициент диффузного отражения растет. Так как коэффициент диффузного отражения и интенсивности диффузного отражения пробы пропорциональны друг другу, то для определения зольности можно

5 использовать одну из этих величин.

Из графиков на фиг. 2 видно, что с уменьшением зольности чувствительность анализа уменьшается, а увеличение содержания железа приводит к параллельному

0 смещению графика.

Если в топках теплоагрегатов сжигается твердое топливо различных месторождений с разным содержанием железа, то образовавшийся при высокой температуре РеаОз

5 будет влиять на результаты определения зольности, так как его наличие в пробе вызывает уменьшение коэффициента отражения, что приводит к возрастанию погрешности определения зольности. Для

0 учета этого влияния проба дополнительно облучается рентгеновским излучением с длиной волны, оптимальной для возбужде-; ния флуоресцентного излучения железа. По интенсивности флуоресцентного излучения

5 железа судят о содержании РеаОз в образцах, что позволяет выбрать соответствующий градуировочный график для определения зольности продуктов сгорания твердого топлива.

0 Способ осуществляется следующим образом.

Для анализа необходимо иметь несколько партий стандартных образцов (эталонов) с различной зольностью и

5 одинаковым содержанием железа. Эталоны облучают электромагнитным излучением с длиной волны 650-800 нм и рентгеновским с энергией, оптимальной для возбуждения флуоресцентного излучения железа. Для каждой серии эталонов с одинаковым содержанием железа строят градуировочный график в координатах: зольность эталонов - коэффициент диффузного отражения. Определяют коэффициент диффузного отражения и интенсивность флуоресцентного излучения анализируемой пробы и по соответствующему градуировочному графику определяют ее зольность.

Интервал построения градуировочных графиков и их количество устанавливается в зависимости от интервала изменений содержания Ре2Оз (железа) в золе и от предъявляемых в каждом конкретном случае требований к точности определения зольности.

Экспериментальные данные по постро- ению градуировочных графиков заносят в память ЭВМ, и по интенсивности рентгеновского флуоресцентного излучения и коэффициенту диффузного отражения получают зольность анализируемой пробы,

Выбор длины волны рентгеновского излучения обусловлен оптимальными условиями возбуждения рентгенофлуоресценции железа, входящего в состав пробы, а оптический диапазон измерения коэффициента диффузного отражения определен экспериментально по минимальному среднеквадратичному отклонению результатов определения -зольности по предлагаемому способу.

В таблице представлены результаты определения зольности продуктов сгорания твёрдого топлива Луганской ГРЭС при использовании излучения с длиной волны 580, 650, 750, 800 и 820 нм. Минимальное сред- неквадратичное отклонение результатов измерения наблюдается для. излучения в диапазоне 650-800 нм.

Погрешность измерений при зольности выше 80% составляет 1,4 абс.%. Способы определения зольности с использованием ионизирующего излучения позволяет измерять зольность только до 50%. При зольности больше 20% погрешность этих методов составляет 2-5 абс.%.

Пример. Для определения зольности продуктов сгорания твердого топлива готовят три комплекта стандартных образцов предприятия (СОП). Содержание железа в комплекте постоянно и составляет соответ- ственно 5, 10 и 15%, а зольность образцов комплекта меняется от 80 до 98%.

Так как интенсивность диффузного отражения зависит от гранулометрического состава и состояния поверхности пробы, то для приготовления стандартных образцов и анализируемых проб используется одна и та же методика..

Стандартные образцы и пробы измельчаются, просеиваются через сито 50 мкм и

засыпаются в кюветы в равных объемах. Поверхность образцов выравнивается и уплотняется стеклянной пластинкой.

На спектрофотометре ОФ-2М определяется коэффициент диффузного отражения каждого подготовительного образца для длины волны 750 нм. Затем на установке БАРС-1 (рентгеновская трубка БХ-1 с серебряным анодом) измеряют интенсивность флуоресцентного излучения железа этих эталонных образцов.

Для каждой серии образцов строится градуировочный график в координатах: зольность - коэффициент диффузного отражения образца.

После этого определяют и интенсивность флуоресцентного излучения анализируемой пробы. По интенсивности флуоресцентного излучения железа выбирают соответствующий градуировочный график, а по величине коэффициента диффузного отражения определяют зольность пробы.

Предлагаемый способ определения зольности продуктов сгорания твердого топлива обеспечивает определение зольности в диапазоне 80-100%, в то время как методы, использующие ионизирующее излучение при такой высокой зольности образцов, теряют чувствительность.

Формула изобретения

Способ определения зольности продуктов сгорания твердого топлива, включающий облучение пробы электромагнитным излучением двух различных энергий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа продуктов сгорания твердого топлива высокой зольности, предварительно проводят облучение электромагнитным излучением в оптическом диапазоне 650-800 нм и рентгеновским излучением с энергией, оптимальной для возбуждения флуоресцентного излучения железа, нескольких партий эталонов с различной зольностью и одинаковым содержанием железа, измеряют интенсивности диффузного отраженного излучения и флуоресцентного излучения железа, строят градуировочные зависимости коэффициента диффузного отражения от зольности, затем проводят облучение анализируемой пробы излучениями тех же энергий, по измерению интенсивности диффузно .отра- женного излучения определяют коэффициент диффузного отражения, а по интенсивности флуоресцентного излучения железа - его содержание в пробе, после чего по соответствующему градуировочному графику определяют Зольность.

750.%

Й7|

Изобретение относится к физическим методам контроля качества твердого топлива и может быть использовано для определения зольности продуктов сгорания твердого топлива. Цель изобретения - повышение точности анализа продуктов сгорания твердого топлива высокой зольности. Несколько партий эталонов с различной зольностью и одинаковым содержанием железа облучают электромагнитным излучением в оптическом диапазоне 650-800 нм и рентгеновским излучением с энергией, оптимальной для возбуждения флуоресцентного излучения железа. Проводят измерение интенсивностей диффузно отраженного излучения и флуоресцентного излучения железа. Строят градуировочные зависимости коэффициента диффузионного отражения от зольности.. Затем проводят облучение анализируемой пробы излучениями тех же энергий и регистрацию указанных интенсивностей. Зольность определяют по градуировочному графику, соответствующему содержанию железа в пробе. 2 ил., 1 табл. твердого топлива. Он обладает высокой точностью, однако имеет существенные недостатки - большое время определения (до 2 ч) и значительное количество операций, выполняемых вручную. При использовании его для определения зольности продуктов сгорания твердого топлива не представляется возможным своевременно регулировать работу топочного котла, что приводит к перерасходу топлива и увеличению себестоимости тепловой энергии, Известны также физические методы определения зольности твердого топлива, ис кэ 00 sj Јь О