LIBS技术在线检测重金属污染物的应用研究

指出了激光击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素分析技术,具有灵敏度高、快速、可多元素同时测量并可在线检测等优点,非常适合针对环境中重金属污染物的实时在线检测.利用自行搭建的一套激光击穿光谱实验装置,开展了对烟气、污水、土壤中重金属的LIBS探测的实验研究,实验结果表明:LIBS技术为解决环境中重金属污染物的实时在线检测提供了技术支持,为将该技术利用到环境保护领域奠定了基础.     

中药材微量元素成分的LIBS检测

利用时间分辨的激光诱导击穿光谱技术对中药材炒泽泻样品进行了检测分析,测得了样品中的Mg,Al,Si,P,Ca,Ti,Mn,Fe,Co和C等10种元素.基于等离子体局域热动力学平衡假设,得到了等离子体的电子密度和温度,最后利用自由定标分析方法得到了9种元素相对于C的含量.结果表明激光诱导击穿光谱技术可以用于中药材微量元素的有效快速检测.     

透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响

采用Nd:YAG激光器产生的脉冲激光诱导击穿铜片形成等离子体,研究了透镜到样品表面距离的不同对激光诱导击穿光谱(LIBS)测量的影响.实验选择合适的延迟时间和采样门宽,并选用元素谱线λ(Cu)为324.8 nm和327.4 nm,λ(Zn)为330.3 nm和334.5 nm进行分析.实验结果表明,透镜到样品表面的距离对LIBS测量确实有很大的影响,谱线强度以及其相对标准偏差均与透镜到样品表面距离密切相关.透镜到样品表面的距离大于焦距时,空气击穿现象严重,不宜用于LIBS测量.激光脉冲能量大,透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响大,激光脉冲能量小则相反.     

玻耳兹曼和萨哈玻耳兹曼法测量Ti等离子体电子温度的实验研究

电子温度是表征激光等离子体特性的主要特征参数,对等离子体电子温度的诊断可进一步深入理解等离子体内部的反应机制及其变化过程．激光诱导击穿光谱技术（LIBS）作为一种新型的等离子体诊断技术,可应用于等离子体各种性质的研究和参数的诊断．大气压环境下产生的等离子体一般被看作处于局域热平衡状态,可以用玻尔兹曼或萨哈玻尔兹曼法确定电子温度．笔者介绍了玻尔兹曼和萨哈玻尔兹曼确定电子温度的两种方法,通过对实验得到的Ti等离子体发射光谱分析,发现两种方法得到的电子温度往往存在差异,且在玻尔兹曼法中利用中性原子和离子得到的电子温度也往往不同,在文章中对这些差异进行了解释．     

无自吸收效应的光学薄激光诱导击穿光谱研究与性能评估

针对影响激光诱导击穿光谱(LIBS)定量分析精度的自吸收效应,发展了新型的光学薄激光诱导击穿光谱(OT-LIBS)技术,通过匹配等离子体光谱中元素双线强度比与理论值来设置曝光延时,从而直接由实验装置获得无自吸收的元素发射谱线,不仅避免了建模校正的误差,且未额外增加设备.通过对比Boltzmann平面的线性相关度以及自吸收(SA)系数,验证了OT-LIBS能够诱导产生光学薄等离子体.与传统的自吸收效应校正方法相比,OT-LIBS所获Boltzmann平面的线性相关度达到0.99,而且SA系数达到最大值,证明自吸收效应最小.单变量定标的定量分析结果表明,相比于传统LIBS,OT-LIBS将Al元素定标线的线性相关度由0.86提高至0.98,平均绝对测量误差由1.2%降低至0.13%,检测精度提高了一个量级.探讨了OT-LIBS的边界条件、适用性和局限性,该技术对Al元素含量和脉冲激光能量的限定范围分别为0–20.8%和大于16.9?mJ,对Al元素含量和脉冲激光能量的可适用范围分别为0–15.9%和大于33.1?mJ.本技术有助于进一步推动LIBS的工业化应用步伐.     

AlCl3水溶液的激光诱导击穿光谱特性研究

利用自建的液相射流单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)实验装置,系统地研究了激光能量、ICCD探测延时和ICCD门宽等实验参数对AlCl_3水溶液LIBS特性的影响,确定了将LIBS用于AlCl_3水溶液中Al元素定量分析时的最佳实验条件.     

LIBS检测大宗物流重金属含量的系统设想与实验研究

创新性地提出利用激光诱导击穿光谱技术对大宗物流中重金属危险品元素的含量进行检测的系统设计设想,通过查新进行了探索性设计和前期实验室阶段的研究实验,归纳了利用LIBS定量检测大宗物流中重金属元素含量的实验方法,并通过对双脉冲及飞秒脉冲等新技术的应用选项实验明确了处理大宗物流中重金属危险品元素含量的路径,对今后的商用仪器研究方向提出了建议。随着LIBS技术的进一步完善,LIBS系统可能成为大宗物流重金属污染和危险品现场检测的有力工具。     

样品形态对激光诱导土壤等离子体特性的影响分析

将激光诱导击穿光谱技术应用到土壤检测中,分析了土壤样品形态对激光诱导等离子体特性的影响.采用波长1 064 nm的Nd-YAG脉冲激光器作为激发光源,在实验室大气环境下对粉状和片状2种形态土壤样本诱导产生激光等离子体,测量并分析了样品形态和粒径大小对元素特征谱线强度、等离子体温度和电子密度的影响.实验研究表明,相同实验条件下,粉状土样的激光等离子体温度和电子密度均高于片状土样,但片状土样的元素特征谱线强度更大,且受土壤粒径大小的影响较小,适用于土壤重金属元素的LIBS分析检测.     

减小飞灰等离子体谱线干扰的参数优化研究

针对激光诱导击穿光谱技术测量飞灰含碳量时存在的C和Fe谱线干扰问题展开分析,并进行了基于参数优化的减小谱线干扰的实验研究.根据C和Fe元素谱线的激发特性和时间演化特性,对比分析了不同脉冲能量和等离子体信号探测延时下的谱线干扰情况,以获得减小谱线干扰的参数优化条件.在此基础上,进一步对比分析了分别采用峰值强度和积分强度建立飞灰含碳量的多元回归模型.研究结果显示,通过合理优化脉冲能量和延时,可有效减小248 nm附近C和Fe元素谱线的干扰.在优化后的测量条件下,不仅Fe 247.98 nm谱线强度得以弱化,而且可获取具有较高信噪比的C 247.86 nm谱线.由峰值强度建立的飞灰含碳量多元回归模型的拟合度r2达到了0.999,截距为0.005,具有良好的可靠性.     

燃煤电厂汞排放特性实验研究

选取了我国6个比较有代表性的燃煤电厂,采用美国EPA推荐使用的OH方法,对其入炉煤、底渣、飞灰、脱硫产物及烟气进行了取样分析,并针对系统汞的排放进行了平衡计算.测量了不同电厂的除尘器灰的含碳量,以分析其对飞灰中汞富集因子的影响.实验结果表明:在所测的6个燃煤电厂中,底渣排汞量不到总汞的1%,煤中的汞在燃烧区域以后绝大部分以气态和飞灰吸附态的形式排放,并随着机组容量的增大,气态汞的排放比例也有所增大.飞灰中的残碳对气态汞向飞灰的富集有促进作用,飞灰的含碳量与飞灰中汞的富集因子呈正相关关系.烟气中的氯元素可以提高可溶性二价汞的含量.实验研究表明,循环流化床燃烧方式可以极大地减少气态汞的排放量,其机理还有待于进一步研究.     

循环流化床锅炉煤燃烧效率研究

人们已经认识到飞灰含碳量是燃煤循环流化床锅炉的重要问题．它影响了燃烧损失和锅炉效率．在循环流化床实验台上对六种煤的燃烧进行了研究,与燃用相同煤种的循环流化床锅炉的结果比较,并与热重分析(TGA)数据关联,结果表明,飞灰含碳量不仅受运行参数如床温、过量空气系数、配风情况、床存量及床质量的影响,而且受煤特性影响,煤本身的反应活性是最主要的．利用热重分析(TGA)数据可以预测该燃料在循环流化床锅炉燃烧时的飞灰含碳量。     

Unburned Carbon Loss in Fly Ash of CFB Boilers Burning Hard Coal

The unburned carbon loss in fly ash of circulating fluidized bed (CFB) boilers, most of which are burning active fuels such as lignite or peat, is normally very low. However, most CFB boilers in China usually burn hard coals such as anthracite and bituminous coal and coal wastes, so the carbon content in the fly ash from these boilers is higher than expected. This paper investigates the source of unburned carbon in the fly ash of CFB boilers burning hard coal through a series of field tests and laboratory investigations. The char behavior during combustion, including fragmentation and deactivation, which is related to the parent coal, has an important impact on the carbon burnout in CFB boilers. The research shows that char deactivation occurs during char burnout in fluidized bed combustion, especially for large particles of low rank coal. The uneven mixing of solids and air in the core region of the furnace also causes poor burnout of carbon in CFB fly ash. An index describing the volatile content (as dry ash free basis) over the heating value is proposed to present the coal rank. The coal combustion efficiency is shown to be strongly connected with this coal index. Several changes in the CFB boiler design are suggested to reduce the unburned carbon loss in the fly ash.     

分级燃烧及煤粉细度对NO_x排放浓度的影响

在一台９２．９ｋＷ／ｈ的卧式煤粉燃烧炉上进行了不同煤种、不同细度的分级燃烧试验．实验发现：分级燃烧对高挥发分煤种以及同一煤种的细煤粉的ＮＯｘ排放浓度的降低效果更显著;对于同一煤种,细煤粉的飞灰含碳量较粗煤粉低,而且随着分级程度的增加,细煤粉的飞灰含碳量的增加幅度较粗煤粉小;在一次风喷口安装钝体稳燃器时可提高燃烧效率、降低ＮＯｘ．     

锅炉飞灰含碳量监测的必要性及其技术的发展

机械不完全燃烧热损失是锅炉运行中的第二大热损失,机械不完全燃烧热损失主要由锅炉飞灰含碳量决定。锅炉飞灰含碳量是反映锅炉燃烧效率的一项重要指标,实时、准确地对飞灰含碳量进行检测是提高锅炉运行效率、降低发电成本的重要手段。通过对国内某电厂的飞灰含碳量的实际测量结果,从经济性和环保角度对目前飞灰含碳量在线监测的必要性作了说明并对目前现有检测方法优缺点加以分析,对目前已经商品化的飞灰测碳仪器加以简介。针对目前电厂常用取样方法存在的问题提出了彻底的解决方案,对未来飞灰测碳技术的发展趋势进行说明,对飞灰含碳量检测技术有一定参考价值。     

矿区电厂粉煤灰物化特性与吸附特性关联研究

试探讨矿区电厂煤质和燃烧条件对粉煤灰物化特征(粒径分布、比表面积、孔径及孔径分布)的影响,以及粉煤灰物化特性对吸附特性和选择性的影响.研究表明:吸附容量仅与有效吸咐表面积有关;粉煤灰的粒径和孔径分布与灰熔温度ST和煤的变质程度有关;粉煤灰对活性红的吸附在试验范围内,并与langmuir模型相符合.     

2070t/h超临界对冲火焰锅炉飞灰含碳量偏高原因分析

针对湖南某电厂2 070t/h超临界对冲火焰锅炉燃用运行煤种出现的飞灰含碳量偏高的现象,对其锅炉进行了热态调整试验,研究了炉膛氧量、负荷、燃尽风量和煤粉细度的变化对飞灰含碳量的影响。研究结果表明,炉膛氧量、负荷、燃尽风量和煤粉细度的变化对飞灰含碳量有较大影响。负荷增加、煤粉细度减小,飞灰含碳量降低;燃尽风量和炉膛氧量过低或过高都会使飞灰含碳量升高,运行中炉膛氧量和燃尽风量存在一个最佳值;而且,燃尽风对飞灰含碳量的影响与负荷有关。依此对该锅炉运行进行优化调整,使飞灰含碳量降低到4.5%以下。     

300MW机组贫煤锅炉燃烧特性试验研究

在300　MW 1　024　t/h锅炉上进行变煤种、变负荷、变风量试验,研究煤种及运行工况对NO     

煤燃烧过程中痕量元素的分类研究

采用原子吸收分光光度计(带测汞装置)、石墨炉原子吸收光谱仪和X射线荧光光谱仪，测定了一台220t／h煤粉炉中原煤、底渣和飞灰中9种痕量元素的质量分数．除As因质量分数低不能归类外，其他痕量元素按照在飞灰中相对富集系数不同，可分成3类：第1类是Pb，Zn；第2类是Mn，Cr，Se，Hg；第3类是Ba，Cd．按照飞灰相对于底渣痕量元素富集程度不同，可分成两类：第1类是Mn，Cr；第2类是Pb，Bd，Se，Zn，Cd，Hg．按照痕量元素挥发性和在燃烧产物中的分布规律，可分成3类：第1类是Hg；第2类是Pb，Ba，Zn，Cd；第3类是Mn．Se介于第1类元素和第2类元素之间．Cr同时表现出第1类和第3类元素性质．研究还发现除Mn外，其他元素在飞灰中的富集程度随粒径减小而增加；Pb比Cd更容易挥发．     

飞灰含碳量的微波检测方法研究

碳的不完全燃烧是锅炉燃烧损失的重要因素,精确和及时检测飞灰含碳量是提高锅炉运行效率的重要手段。飞灰含碳量的检测方法众多,微波以其相关特性在飞灰含碳量检测中占重要位置。介绍微波测碳的原理,分析飞灰中的碳与微波相关特性之间的关系,针对现有微波测碳技术的缺点,说明其发展趋势。     

电厂粉煤灰炭制造活性炭的研究

以电厂粉煤灰炭为基础原料制造活性炭 ,实验结果表明 :原料经浮选后 ,只要原料中灰分小于1 5 % ,就可以制出性能较好的活性炭 实验采用煤焦油、沥青作为粘结剂 ,水蒸气为活化介质 ;同时 ,对生产过程主要影响因素进行了研究 活性炭的强度达 87% ,水容量为 1 0 1 .9% ,吸碘值 72 5mg/g ,亚甲基兰吸附值 1 39mg/g ,比表面积 1 0 35m2 /g 可用于有机溶的回收、空气与水的净化及作催化剂载体 ,产品质量高 ,经济效益及环境效益较好 图 1 ,表 6 ,参 5