微波諧振腔法測(cè)量鍋爐飛灰含碳量

電廠王曉軍法可用于對(duì)電廠的飛灰連續(xù)在線檢測(cè)，具有快速方便準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

　　鍋爐飛灰含碳量是反映火力發(fā)電廠燃煤鍋爐燃燒效率的重要指標(biāo)，實(shí)時(shí)檢測(cè)飛灰含碳量將有利于指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整風(fēng)煤比，降低發(fā)電成本，提高機(jī)組量之間的關(guān)系，若已知其中任意個(gè)量，就可根據(jù)公式求出第個(gè)量。概括地說(shuō)，多依奇除塵效率公根據(jù)給定的有效驅(qū)進(jìn)速度所處理的煙氣量2和總集法極面積4由式。推算出電除塵器的除塵效率。

　　對(duì)電除塵器，根據(jù)測(cè)得的除塵器效率及煙氣量，計(jì)算有效驅(qū)進(jìn)速度為根據(jù)給定和測(cè)得的有效驅(qū)進(jìn)速度給定的處理煙氣量和需要達(dá)到的除塵效率，計(jì)算電除塵器必需的集塵極板面積為根據(jù)給定的有效驅(qū)進(jìn)速度總集塵極板面積和需要達(dá)到的除塵效率，計(jì)算電除塵器所處理的最大煙氣量為分析多依奇山8士公式可知，公式中除驅(qū)進(jìn)速度外，其它個(gè)參數(shù)比較容易確定。因?yàn)槌龎m效率是主觀要求的，根據(jù)除塵器的進(jìn)出口含塵濃度得出；處理風(fēng)量是已知的；人值只要值選定后即可求出。所以在應(yīng)用式時(shí)，只要正確選定驅(qū)進(jìn)速度值，就能保證電除塵器達(dá)到預(yù)期的性能。

　　但在實(shí)際中單純從理論上確定驅(qū)進(jìn)速度極為困難，且也很不可靠。因?yàn)轵?qū)進(jìn)速度受煙氣成分溫度粘度含濕量和含塵濃度，粉塵的粒徑分布化學(xué)成分和比電阻以及除塵器內(nèi)的氣流速度氣流分布電極構(gòu)造和荷電條件等諸多因素的影響。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，般都是用有效驅(qū)進(jìn)速度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。所謂有效驅(qū)進(jìn)速度是指實(shí)際運(yùn)行中的電除塵器側(cè)出其除塵效率和處理煙氣量，應(yīng)用已知的集塵極板總面積，利用化式計(jì)算出的驅(qū)進(jìn)速度。

　　值得提出的是，由于多依奇效率公式是在許多假設(shè)條件下得出的，與電除塵器實(shí)際運(yùn)行情況有較大差別，所以不少?gòu)氖码姵龎m技術(shù)研究的學(xué)者力求對(duì)其予以修正，使其盡可能接近實(shí)際。但不少的有關(guān)修正公式在實(shí)際中并未付諸實(shí)施�？谶\(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)中國(guó)電力統(tǒng)計(jì)的2000年我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組的平均供電煤耗為389gkWh，近10年來(lái)新投產(chǎn)的大容量高參數(shù)再熱機(jī)組煤耗也相當(dāng)高，根據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，我國(guó)2001機(jī)組的煤耗高達(dá)394 8比國(guó)外同類(lèi)機(jī)組高798；3001機(jī)組為37，814肌，比國(guó)外約高4581；煤耗高的原因除設(shè)計(jì)制造運(yùn)行燃料供應(yīng)和生產(chǎn)管理方面存在的問(wèn)外，還有是鍋爐運(yùn)行控制手段尚不夠完善。傳統(tǒng)測(cè)量飛灰含碳量所采用的化學(xué)灼燒失重法是種離線的實(shí)驗(yàn)室分析方法，每個(gè)班組8小時(shí)取樣測(cè)量次。由于取樣分析周期長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量少，且分析滯后，難以及時(shí)反映鍋爐燃燒工況，因此對(duì)鍋爐運(yùn)行不能提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)作用。

　　所以，要找到種快速方便準(zhǔn)確地連續(xù)檢測(cè)飛灰含碳量的方法，才能夠?qū)崿F(xiàn)合理調(diào)節(jié)鍋爐燃燒，控制飛灰含碳量，從而降低供電煤耗。微波諧振腔法能夠滿(mǎn)足上述要求。

　　1基本原理微波電路中的諧振腔是種電磁振蕩系統(tǒng)，當(dāng)在腔中引入小體積的介質(zhì)飛灰時(shí)，將導(dǎo)致諧振腔某些參量如諧振頻率品質(zhì)因素等相應(yīng)的微小變化，根據(jù)微擾前的原來(lái)物理量和微擾以后的擾動(dòng)值來(lái)計(jì)算腔體參量的改變量，從而確定所測(cè)量物質(zhì)飛灰的含量。

　　假定微擾前的諧振腔中電場(chǎng)和磁場(chǎng)關(guān)系如下E=EH=H當(dāng)諧振腔受到微擾之后，電磁場(chǎng)變?yōu)镋=E0+EietS1丹1場(chǎng)中附加改變量角頻率改變量當(dāng)將介質(zhì)放入微波空腔諧振器中，由于不同含碳量的灰樣引入不同的介質(zhì)損耗，因此傳輸式諧振腔的諧振曲線將呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，1所。0和如分別為腔體的諧振頻率和由于干擾所引起的諧振頻率改變，則工作于矩形諧振腔介質(zhì)微擾引起的頻率偏移為在1中，橫坐標(biāo)代頻率，縱坐標(biāo)代功率幅度。諧振曲線測(cè)試管中沒(méi)有灰樣時(shí)空腔，其諧振頻率為0，峰值功率為0；諧振曲線辦功率為；諧振曲線，測(cè)試管中有灰樣2時(shí)，其諧振頻率為2，峰值功率為戶(hù)2.不同含碳量的飛灰得到頻率偏移和峰值功率跌落滬不同，由此可以構(gòu)造出飛灰含碳量的數(shù)學(xué)理論模型函數(shù)2實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試部分由個(gè)3波段微波掃頻信號(hào)源隔離器衰減器微波耦合器矩形諧振腔檢波器，入轉(zhuǎn)換卡121人0轉(zhuǎn)換卡12放信號(hào)預(yù)處理單元計(jì)算機(jī)顯器等組成，2.灰樣測(cè)試管穿過(guò)諧振腔寬面中心軸線，此處微波電場(chǎng)集中，微擾作用最強(qiáng)。為了減少微波功率的損耗，測(cè)試管采用相對(duì)介電常數(shù)小的材料如聚氟乙烯石英等。

　　測(cè)量過(guò)程由計(jì)算機(jī)經(jīng)，人卡發(fā)出頻率調(diào)制電壓，控制掃頻信號(hào)源的壓控振蕩器，改變微波信號(hào)源的輸出頻率，同時(shí)將檢波器拾取的信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后送入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)人，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)軟件尋找峰值點(diǎn)人0值4和峰值點(diǎn)處的頻率調(diào)制電壓0人值0，分別對(duì)應(yīng)著諧振功率峰值和諧振頻率。每次測(cè)量需要檢測(cè)空腔和裝入灰樣兩種情況下的諧振功率峰值和諧振頻率，由此計(jì)算出滬和久兩次測(cè)量波形3，其中曲線，是空腔諧振曲線，曲線，是裝入灰樣時(shí)的諧振曲線，下半部分形是頻率調(diào)制電壓波形，呈現(xiàn)鋸齒波形狀。

　　在含碳量1.0到7.之間做了40個(gè)灰樣，分別測(cè)出它們的滬和劣其中滬=尸0尸少=fo描繪出與之對(duì)應(yīng)的含碳量關(guān)系4 5，中橫坐標(biāo)含碳量，縱坐標(biāo)分別滬從上中可以觀察出含碳量與滬和少有很好的相關(guān)性，采用最小乘法擬合，含碳量具有以下關(guān)系方程其中7含碳量a，aia2為定常系數(shù)經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，用上式公式計(jì)算后的測(cè)量均方誤差4誤差分析影響測(cè)量誤差的因素主要有□人工每次裝入測(cè)試管中灰樣的密實(shí)度變化□不同的灰樣對(duì)微波傳輸阻抗的匹配程度不同□微波信號(hào)源的功率信號(hào)在不同頻率點(diǎn)的紋波起伏□壓控振蕩器的非線形輸出5實(shí)際應(yīng)用上述實(shí)驗(yàn)電路是微波介質(zhì)成分測(cè)量的基本原理和方法，實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)注意現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)環(huán)境的特殊要求，采取防塵防震等措施，如果在此基礎(chǔ)上增加飛灰取樣裝置和自動(dòng)排灰裝置，即可組成套適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的在線飛灰含碳量檢測(cè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)已在山東黃臺(tái)電廠8號(hào)爐投入應(yīng)用，使用效果較為理想�？谥茉阼轿⒉�檢測(cè)，國(guó)防工業(yè)出版社1986年12月李英微波。毫米波傳感器與非電量檢測(cè)，電子工業(yè)出版社1991年4月李嗣范微波元件原理與設(shè)計(jì)