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激光诱导击穿光谱技术应用于煤质分析的研究综述被引量：6: 2012年; 实时掌握入炉煤的煤种特性,有利于燃煤发电机组的安全经济运行,但由于煤质在线分析技术的缺乏,一定程度地制约了火力发电燃烧优化技术的实质性发展,激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectros-copy,LIBS)技术作为一项潜在的在线分析技术被引入煤质在线分析领域。为此,分别从基础实验研究、定量分析方法研究和工业应用研究3个方面综述了国内外关于LIBS技术在煤质分析方面的研究现状,探讨了其中需要解决的关键问题。在LIBS技术现有发展的基础上,需要重点解决LIBS检测煤质所需的定量分析模型的精确度和煤种适应性、分析装置良好的现场适应性和长期运行的可靠性等问题。; 郑建平陆继东姚顺春陈世和张曦; 关键词：煤质分析激光诱导击穿光谱等离子体

新型激光光谱技术在电站运行诊断中的应用被引量：3: 2012年; 电力工业的快速发展和用电结构的重大变化,使电站锅炉面临来煤多变、煤质特性复杂多样、负荷变化范围大等问题,这些问题直接影响电站锅炉运行的安全性和经济性.燃煤电站锅炉机组在线测量技术的缺乏已经成为制约火电机组优化运行技术发展的瓶颈之一.为此,一种新型的激光光谱技术———激光诱导击穿光谱技术被引入电站运行诊断领域.文中分别介绍了笔者及其所在团队近年来在从煤质分析、粉煤灰未燃碳分析和受热面失效趋势的快速分析3个方面进行的相关研究工作,并探讨了该技术在电站运行诊断领域的发展方向.; 陆继东姚顺春董美蓉郑建平; 关键词：煤锅炉受热面

不同收光角度下煤粉颗粒流的LIBS光谱特性研究被引量：7: 2013年; 将激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于煤粉颗粒流的直接检测,利用自行搭建的颗粒流实验台架重点研究不同收光角度下煤粉颗粒的等离子体光谱特性,分析煤中具有代表性的C,Si和Al三种元素原子谱线的强度及其相对标准偏差的变化规律,结果表明收光角度在30°～45°区间时收集到的等离子体信号强且稳定。; 张曦陆继东潘刚潘凤萍陈世和姚顺春罗嘉卢伟业钟子铭; 关键词：激光诱导击穿光谱谱线强度

煤粉颗粒流在不同焦点位置条件下的激发特性被引量：6: 2013年; 将激光诱导击穿光谱技术应用到煤粉颗粒流测量中,分析激光与样品流相互作用,并考察不同的聚焦焦深对等离子体激发特性的影响。在自行搭建的两相流的实验台架上,在大气环境条件下,利用激光器分别对1.0,0.5,0,-0.5,-1.0mm焦深作用条件下的煤粉颗粒流进行击穿,同时利用光谱仪对等离子体信号进行采集。在相同的激光能量以及收光角度等条件下,改变聚焦激光的焦深,分析对比不同焦深下的等离子体温度、电子密度以及对煤元素分析中关注的C,Si和Al三个代表元素的光谱强度的变化规律。结果表明,不同的激光聚焦焦深对等离子体温度、电子密度和元素光谱强度的影响规律较为明显,三个参数整体变化规律是一致的,最优点为0mm,其次为1.0,0.5,-0.5mm,最劣点为-1.0mm。; 罗嘉陆继东卢伟业陈世和潘凤萍潘刚张曦姚顺春; 关键词：激光诱导击穿光谱等离子体温度谱线强度

激光诱导击穿光谱法测量煤粉流的控制因素被引量：11: 2013年; 用激光诱导击穿光谱(LIBS)法直接检测煤粉流时需要对主要控制因素进行优化,本文采用正交实验法考察了3个主要控制因素:功率密度、积分延迟时间和单位截面流量对LIBS测量煤粉流的影响。选用粒径小于0.2mm的煤粉作为实验样品进行了统计分析和方差分析。结果显示:在实验所选取的参数范围内,功率密度、积分延迟时间对有效激发率有显著影响,单位截面流量的影响程度最低。优化后的方案为:功率密度9.4×1011 W/cm2,积分延迟时间1 500ns,煤粉流量根据经济性原则在合理范围内选取。得到的结果表明该方法可用于指导煤粉流的实际在线测量。; 陈世和陆继东张博陈华忠姚顺春李军潘刚张曦; 关键词：激光诱导击穿光谱正交实验

激光能量对飞灰颗粒流中未燃碳LIBS检测影响研究被引量：5: 2014年; 飞灰含碳量是评价锅炉燃烧效率的重要指标之一，对其进行在线测量有助于实时进行燃烧优化调整，从而提高整个机组的经济性和安全性。利用螺杆式给粉机搭建飞灰颗粒流含碳量测量台架，将脉冲激光直接作用于飞灰颗粒流，形成等离子体，利用激光诱导击穿光谱技术测量飞灰颗粒流中的含碳量信息。重点研究了激光能量对飞灰颗粒流中未燃碳有效激发和测量的影响规律。研究结果显示，在40～130 m J能量的脉冲激光作用下，碳谱线强度随着激光能量的增大线性增强，而其信噪比则先增加后趋于稳定，无效光谱的剔除率则呈下降趋势。本实验条件下，激光能量在90～100 m J之间，可得到较强的等离子体发射信号和较优的光谱数据利用率。因而激光能量与颗粒流的激发状态、碳元素特征谱线强度等密切相关。合理的激光能量有利于保证飞灰颗粒流的有效稳定激发，并获得具有良好信噪比的等离子体光谱信号。; 白凯杰田浩臣姚顺春张博沈跃良徐齐胜陆继东; 关键词：激光诱导击穿光谱激光能量

空气环境下煤粉流LIBS多元素同时检测中激光能量研究被引量：7: 2014年; 考察了大气环境下激光诱导击穿光谱适用于煤粉流多元素同时检测的激光能量范围,分析了造成煤粉流测量谱线信号波动的原因,得到了适用于煤粉流多元素同时检测的激发区域功率密度范围和最佳功率密度。实验选取能量范围为20～160mJ,粒径小于200μm煤粉颗粒经下料口自由下落形成煤粉流束,通过螺杆式给粉机控制流量,波长1 064nm脉冲激光聚焦后作用于下降的煤粉流束上,产生等离子体,光谱仪采集等离子体发射光谱信号,分析结果表明:实验台架下适于煤粉流LIBS检测的能量范围为30～60mJ,对应激发前沿功率密度选取范围14.4～34.4GW·cm-2,最佳测量功率密度19.5GW·cm-2。; 郑建平陆继东张博陈世和姚顺春潘凤萍董璇张曦; 关键词：激光能量激光诱导击穿光谱等离子体

不同收光方式下煤粉流的等离子体信号探测被引量：5: 2013年; 针对煤粉流组分分布的不均匀性,研究不同收光方式对煤粉流的激光诱导等离子体的光谱信号收集效果的影响.选用电厂常用燃煤神木混为实验对象,利用自行搭建的气固两相流实验台架产生稳定煤粉流,对比同向收光方式和侧向收光方式下煤的特征谱线信号探测的强度和稳定性.研究结果表明,相同实验条件下,中间穿孔反射镜使同向收光方式下探测的光谱信号强度较弱,而等离子体信号源位置沿激光束轴线的变化、等离子体信号本身沿空间分布的不均匀性及煤粉流的阻挡作用使侧向收光方式下探测的光谱信号稳定性较弱.; 陈世和陆继东钟子铭潘凤萍潘刚张曦姚顺春罗嘉李军; 关键词：光谱学激光诱导击穿光谱

不同煤种煤粉颗粒流的等离子体特性研究被引量：3: 2013年; 将激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于煤粉颗粒流的检测。选用无烟煤、烟煤和褐煤3种燃用特性差异较大的煤样为研究对象,具体分析了不同煤种煤粉颗粒流的等离子体特性。在大气环境下,使用1 064nm脉冲激光击穿煤粉颗粒流,并用光谱仪收集等离子信号。通过对等离子体信号的分析,得出煤样颗粒流的Si、Al相对强度、等离子体温度以及电子密度与煤种的关系。实验研究表明,煤粉颗粒流的Si、Al相对强度随灰分含量的增大而增大;各煤种的煤粉颗粒流的等离子体温度和电子密度从大到小排列依次为无烟煤>烟煤>褐煤。; 陈世和陆继东李军潘凤萍董璇张曦姚顺春罗嘉; 关键词：颗粒流等离子体特性

不同激光参数下煤粉颗粒流等离子体特性分析被引量：6: 2014年; 针对激光诱导击穿光谱技术应用于煤粉颗粒流成分的直接检测,研究不同激光光源参数对煤粉颗粒流等离子体特性的影响,以优化煤粉颗粒流检测时的激光波长、能量等光源参数。选取电厂常用燃煤神木混作为实验对象,经碾磨后得到粒径小于0.2 mm的样品,利用绞笼式给粉机产生稳定煤粉流。研究分析不同激光波长下等离子体温度、电子密度以及特征谱线强度等特性随激光能量的变化趋势。研究结果表明,在不同波长激光作用下,煤粉颗粒流的等离子体温度、电子密度和特征谱线绝对强度随激光能量在一定范围内的变化趋势基本一致,但在激光波长为1064nm条件下,随着激光能量的增加,这些特性参数增加的速度要比532nm时更快,这主要是由于短波长(532nm)的光子效率更高,在较低的能量条件下,就会达到饱和状态。; 陈世和陆继东董璇潘凤萍张曦姚顺春李军; 关键词：等离子体激光诱导击穿光谱激光参数

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煤燃烧国家重点实验室开放基金(FSKLCC1106)

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机构

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