[发明专利]一种生物质成型燃料特性指标的快速测量方法

说明书

本发明公开了一种生物质成型燃料特性指标的快速测量方法，包括，利用LIBS系统收集一组燃料特性指标值已知的不同生物质成型燃料样品的激光诱导等离子体光谱数据进行定标，得到生物质成型燃料特性指标的定标模型，所述燃料特性指标值包括高位热值、挥发分和灰分含量；利用LIBS系统得到待检测生物质成型燃料样品的激光诱导等离子体光谱数据，然后将该光谱数据输入定标模型，得到待检测生物质成型燃料样品的高位热值、挥发分和灰分含量的预测值。本发明操作简单，时效性高，能快速获得生物质燃料的信息。

技术领域

本发明涉及生物质成型燃料特性的检测领域，具体涉及一种生物质成型燃料特性指标的快速测量方法。

背景技术

生物质燃料具有极度不均匀性与多样性的特点，所以迫切需要一种能够快速同步监测多种燃料性能指标的分析方法来快速鉴定生物质燃料的品质，为交易、优化燃烧或气化等设备的运行提供参考依据。目前，生物质燃料特性分析主要依靠实验室化学分析方法，检测过程需要进行研磨-筛分-烘干等的一系列预处理步骤，然后分别测出样品的热值、挥发分、灰分以及元素成分等反映燃料特性的信息，该方法耗费时间长、涉及环节多、人为操作步骤较多，引入的偶然误差也较大，不利于快速掌握生物质燃料信息。在新一轮工业革命的浪潮下，传统的生物质燃料分析方法的时效性已无法满足现代化生产的需求。因此，无论是从用能企业的运行安全性和经济性出发，还是从燃料分析时效性出发，都迫切需要一种能快速、同步监测多种燃料性能指标的分析方法。目前生物质在线检测中使用较广泛的技术有近红外光谱技术和X射线荧光光谱技术。

近红外光谱技术(Near Infrared Spectroscopy，NIRS)作为一种快速、无损的检测方法，其主要的技术原理是：将近红外光线直接照射在样品表面时，样品里的分子从红外光中吸收部分能量后发生振动，从低能级跃迁到高能级，并产生近红外吸收光谱。由于不同基团在相同或不同的环境下的近红外最大吸收强度和波长均存在差异，因此近红外光谱中含有丰富的分子结构信息，可用于对样品进行定量分析。X射线荧光光谱分析(X-RayFluorescence，XRF)是一种基于荧光信号的检测技术，其技术原理为：利用X射线对样品表面进行激发，使得样品中的原子与X射线互相作用，导致原子的结构变得不稳定并处于激发态，然后其内层电子产生电离跃迁，并发射出具有特定波长的X射线荧光谱线。由于X射线荧光的谱线强度与元素含量存在一定的关系，且其波长和元素的原子序数有关联，因此通过分析样品的荧光发射光谱，可以对其元素种类和含量进行分析研究。

现有技术的局限、缺点及该些缺点存在的原因：

1、传统的生物质燃料特性分析主要依靠实验室化学分析方法，检测过程需要进行研磨-筛分-烘干等的一系列预处理步骤，不仅耗费时间长、涉及环节多、人为操作步骤较多，而且引入的偶然误差也较大，不利于快速掌握生物质成型燃料的信息。

2、近红外光谱技术属于表面检测技术，对检测的生物质样品的均匀性要求较高，并且由于生物质成型燃料的成分较复杂，容易导致近红外谱峰出现严重的重叠，影响定量分析效果。

3.对于X射线荧光光谱而言，X荧光仪的价格昂贵、维护成本高、有潜在的辐射危害，并且其只能检测原子序数＞12的元素，对于原子序数小于12的轻元素，如C、H、O、N等则难以检测。上述问题均会对生物质燃料特性在线分析的应用推广造成阻碍。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种生物质成型燃料特性指标的快速测量方法。

本发明采用如下技术方案：

一种生物质成型燃料特性指标的快速测量方法，包括如下步骤：

S1利用一组燃料特性指标值已知的不同来源的生物成型燃料样品进行定标，利用LIBS实验系统分别在每个生物质成型燃料定标样品的不同测量位点进行多次检测，得到不同生物质成型燃料定标样品的激光诱导等离子体光谱数据，然后分别建立生物质成型燃料特性指标的定标模型，所述燃料特性指标值包括高位热值、挥发分和灰分含量；