Способ определения зольности продуктов сгорания твердого топлива

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4675431/25 (22) 07.04,89 (46) 23.04.92. Бюл. N 15 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В,Я. Шиян. И.М. Борисов, Н.M. Кочмола и Л.К. Юкса (53) 539.1.03/.06(088.8) (56) 1. Угли бурые, каменные, антрацит и сланцы горючие. Метод определения зольности. ГОСТ 11022-75.

2, Пепенин P.P, и др, Физические методы контроля качества углей и продуктов их переработки. Экспресс-информация, — М.:

ЦН ИИЭИуголь, 1979.

3, Авторское свидетельство СССР

N - 852185, кл. G 01 N 23/02, 1976, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ

ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ТВЕРДОГО ТОП.ЛИВАА

Изобретение относится к физическим методам контроля качества твердого топлива и может быть использовано для определения зольности продуктов сгорания твердого топлива.

Известен метод определения зольности бурых и каменных углей, антрацита, горючих сланцев и продуктов их обогащения, основанный на озолении навески испытуемого топлива в муфельной печи и прокаливании зольного остатка при. 800839 С (1).

Этот способ можно использовать для определения зольности продуктов сгорания,, ЯЦ,, 1728746 А1 (si)s G 01 N 23/223, G 01 N.33/22 (57) 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 точ- 4 ностью, однако имеет существенные недо- 4Ъ статки — большое время определения (до 2 ос 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, ис1728746 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 угля (3).

Недостатком этого способа является ограничение верхнего предела диапазона из. мерения зольности величиной 70 из-за потери чувствительности. Это исключает использование указанных способов для анализа продуктов сгорания твердого топлива с диапазоном изменения зольности 80100% из-за большой погрешности измерений, Цель изобретения .— повышение точности анализа продуктов сгорания твердого топлива высокой зольности.

В способе определения зольности твердого топлива, основанном на облучении пробы электромагнитным излучением двух различных энергий, пробу продуктов сгорания твердого топлива облучают электромагнитным 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 (Si02, АЬОз, Ti02, СаО, K20, MgO) в мелкодисперсном состоянии являются белыми и для них в указанном диапазоне длин волн R составляет 9093%. Коэффициент диффузного отражения углей для этих длин волн составляет 5 — 8, а Rp FezOa 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

50 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 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 образцов для длины волны 750 нм (Rzsp) от зольности продуктов сгорания при разном содержании железа, где кривая 6 — 8%; кривая 7 — 27%.

Из фиг. 1 видно, что с увеличением зольности коэффициент диффузного отражения растет, Так как коэффициент диффузного отражения и интенсивности диффузного отражения пробы пропорциональны друг другу,. то для определения зольности можно 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 смещению графика, Если в топках теплоагрегатов сжигается твердое топливо различных месторождений с разным содержанием железа, то образовавшийся при высокой температуре Ре Оз будет влиять на результаты определения зольности, так как его наличие в пробе вызывает уменьшение коэффициента отражения, что приводит к возрастанию погрешности определения зольности. Для учета этого влияния проба дополнительно облучается рентгеновским излучением с длиной волны, оптимальной для возбуждения флуоресцентного излучения железа. По интенсивности флуоресцентного излучения железа судят о содержании Ее Оз в образцах, что позволяет выбрать соответствующий градуировочный график для определения зольности продуктов сгорания твердого топлива.

Способ осуществляется следующим образом.

Для анализа необходимо иметь несколько партий стандартных образцов (эталонов) с различной зольностью и 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 со1728746 держанием 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 Fez (железа) в эоле и от предъявляемых в каждом конкретном случае требований к точности определения зольности.

Экспериментальные данные по построению 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 твердого топлива Луганской ГРЭС при использовании излучения с длиной волны 580, 650, 750, 800 и 820 нм, Минимальное среднеквадратичное 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 соответственно 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

55 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 Rzso и интенсивность флуоресцейтного излучения анализируемой пробы. По интенсивности флуоресцентного излучения железа выбирают соответствующий градуировочный график, а по величине коэффйциента 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, о т л ич а ю шийся 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 отраженного излучения определяют коэффициент диффузного отражения, а по интенсивности флуоресцентного излучения железа — его содержание в йробе, после чего по соответствующему градуировочному графику определяют зольность.

1728746

Редактор M. Янкович

Заказ 4403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 ду%

< so%

Я 6Р 70 Ю ЯО 100

Уолыжть, ó.

Фаг.2

Составитель B.Ïðîñòàêîâà

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик