粒径及碱金属氧化物对飞灰介电性质影响的研究

摘要

飞灰含碳量作为燃煤电站锅炉运行的重要技术以及经济指标之一，实时精确地监测飞灰含碳量对于提高锅炉的燃烧效率具有很重要的意义。目前火电厂普遍采用通过微波测碳技术测量飞灰的复介电常数反演得到飞灰含碳量，但是这项技术由于未考虑到粒径及碱金属氧化物对飞灰介电性质的影响，导致微波测碳技术的测量精度不高，从而无法准确地指导运行人员及时进行燃烧调整。
　　本文以四个不同火力发电厂的飞灰作为研究对象，通过粉末比电阻测定仪对飞灰的比电阻进行测量;通过矢量网络分析仪在30MHz～3.2GHz的频率范围内对飞灰的复介电常数进行测量。通过大量的实验研究并结合煤粉燃烧和飞灰的形成机理，深入地分析了粒径及碱金属氧化物对飞灰比电阻和介电损耗的影响。
　　作者将采集的飞灰进行筛分，制备不同粒径的飞灰样品，分别研究去碳前和去碳后粒径对飞灰比电阻和介电损耗的影响。实验结果表明，去碳前飞灰的比电阻随粒径和含碳量变化均无明显变化规律，此时比电阻是二者综合作用的结果。去碳后飞灰的比电阻随着粒径的减小呈现逐渐减小的趋势，并且原始灰样的比电阻最小。去碳前飞灰的介电损耗也与颗粒粒径变化无关，但是介电损耗随着含碳量的增大呈现逐渐增大的趋势，含碳量越大，介电损耗增大得越明显，并且在飞灰含碳量最大的粒径段处，介电损耗均表现出峰值现象。去碳后飞灰的介电损耗随着粒径的减小呈现逐渐增大的趋势，并且粒径越小，介电损耗越明显。
　　为了研究碱金属氧化物Li2O、Na2O、K2O对飞灰介电性质的影响，实验室分别配制了不同比例的Li2O、Na2O、K2O的飞灰样品。比电阻和介电损耗的测量结果表明，飞灰的比电阻随着碱金属氧化物Li2O、Na2O、K2O含量的增加呈现逐渐减小的趋势，并且在碱金属氧化物含量相同的情况下，含有Li2O的飞灰比电阻最大，含有K2O的飞灰比电阻最小。当测量频段处于30MHz～1500MHz时，飞灰的介电损耗随着Li2O含量的增大呈现逐渐减小的趋势;当测量频段大于1500MHz时，飞灰的介电损耗随着Li2O含量的增大逐渐增大。飞灰的介电损耗随着Na2O和K2O含量的增大呈现逐渐增大的趋势，当飞灰中Na2O的质量百分比高于10％时，介电损耗增加趋势凸显。当利用微波测探仪测量飞灰含碳量时，应该充分考虑粒径及碱金属氧化物的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 CO2测量法

1．2．2 电容测量法

1．2．3 红外线测量法

1．2．4 放射线法

1．2．5 光声效应法

1．2．6 静电法

1．2．7 微波法

1．3 课题研究的主要内容

1．4 本章小结

第二章 介电机理及其测量方法研究

2．1 介质的介电机理

2．1．1 介质及其极化方式

2．1．2 比电阻及其介电常数

2．1．3 影响比电阻及其介电常数的因素

2．2 比电阻测量方法

2．3 介电常数测量方法

2．3．1 自由空间法

2．3．2 谐振腔测量法

2．3．3 同轴探针法

2．4 本章小结

第三章 实验系统及样品制备

3．1 介电常数测量系统

3．1．1 矢量网络分析仪的测量原理

3．1．2 矢量网络分析仪的测量过程

3．2 比电阻测量系统

3．2．1 粉末比电阻测定仪的测量原理

3．2．2 粉末比电阻测定仪的测量过程

3．3 不同粒径飞灰样品的制备

3．3．1 去碳前不同粒径飞灰样品的制备

3．3．2 去碳后不同粒径飞灰样品的制备

3．4 不同碱金属氧化物飞灰样品的制备

3．4．1 原始飞灰样品

3．4．2 不同碱金属氧化物含量飞灰样品的制备

3．5 飞灰样品的固化处理

3．6 本章小结

第四章 实验结果与分析

4．1 粒径对飞灰介电性质的影晌

4．1．1 去碳前粒径对飞灰比电阻的影响

4．1．2 去碳后粒径对飞灰比电阻的影响

4．1．3 去碳前粒径对飞灰介电损耗的影响

4．1．4 去碳后粒径对飞灰介电损耗的影响

4．2 碱金属氧化物含量对飞灰介电性质的影响

4．2．1 碱金属氧化物含量对飞灰比电阻的影响

4．2．2 碱金属氧化物含量对飞灰介电损耗的影响

4．3 本章小结

第五章 研究结论与展望

5．1 研究结论

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文