煤粉顆粒流的雷射誘導擊穿光譜特性及其測量方法研究

《煤粉顆粒流的雷射誘導擊穿光譜特性及其測量方法研究》是依託華南理工大學，由姚順春擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：煤粉顆粒流的雷射誘導擊穿光譜特性及其測量方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：姚順春
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

燃煤電廠中入爐煤的線上檢測是燃燒最佳化和調整、實現節能減排的重要途徑。本項目針對雷射誘導擊穿光譜（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技術套用於煤粉顆粒流直接檢測的關鍵科學問題。研究不同顆粒流流束狀態（顆粒質量流量和流束直徑）下煤粉顆粒的激發特性，獲得可以確保煤粉顆粒流穩定激發和電漿信號有效收集的關鍵參數和光學結構；研究煤粉顆粒與雷射的相互作用過程和電漿特性，揭示煤粉顆粒流與脈衝雷射相互作用機制及其所產生的電漿時空演化機制；考察關鍵測試參數和煤粉特性等對雷射電漿特性的影響規律，建立有效光譜數據提取和最佳化方法，獲得穩定的煤粉顆粒流電漿光譜數據。通過本項目的研究，可揭示脈衝雷射與煤粉顆粒流的相互作用機制，掌握煤粉顆粒流的雷射誘導擊穿光譜特性及其測量方法，為發展基於LIBS技術的入爐煤多組分線上同步檢測技術提供理論依據和實驗基礎。

結題摘要

燃煤電廠中入爐煤的線上檢測是燃燒最佳化和調整、實現節能減排的重要途徑。本項目針對雷射誘導擊穿光譜（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技術套用於煤粉顆粒流直接檢測的關鍵科學問題。設計了一套自製的顆粒流約束下料口，研究了不同顆粒流流束狀態（顆粒質量流量和流束直徑）下煤粉顆粒的激發特性，獲得了可以確保煤粉顆粒流穩定激發的流束參數。搭建了不同模式的收光系統，對比了不同模式下的多元素譜線信號的探測性能，確定了有效收集雷射電漿信號的關鍵參數和光學結構；研究了關鍵測量參數（雷射波長、能量）對電漿光譜特性（電漿溫度、電子密度和譜線強度）的影響規律，揭示了煤粉顆粒流與脈衝雷射相互作用機制；詳細分析了煤粉顆粒流的電漿光譜特性，建立了基於多元素譜線的有效光譜提取方法，在此基礎上發展了基於光譜歸一化的譜線最佳化方法，提高了顆粒流直接測量的電漿光譜數據穩定性。通過本項目的研究，掌握了煤粉顆粒流的雷射誘導擊穿光譜特性及其測量方法，為發展基於LIBS技術的入爐煤多組分線上同步檢測技術提供了理論依據和實驗基礎。