[发明专利]基于稳定碳同位素在线监测生物质掺烧比系统及分析方法

权利要求书

1.一种基于稳定碳同位素的生物质掺烧比在线监测方法，其特征是：（1）从混燃煤和生物质的锅炉在线所取烟气是包含¹²CO₂、¹³CO₂的混合气，通入碳同位素中红外激光检测仪进行稳定碳同位素分析，所述稳定碳同位素中红外激光检测仪可直接测试混合烟气的碳同位素比值δ¹³C(¹³C/¹²C)，不同煤样与不同生物质的δ¹³C值之间具有显著差异；（2）依据所述δ¹³C差异性，可用煤和生物质的碳含量进行矫正后得到线性回归方程，用于计算混燃物质中生物质的掺烧比例：

公式(1)中，y为碳同位素激光检测设备显示的δ¹³C值，x为经碳含量矫正后的生物质掺烧比，经碳含量矫正后可排除水分、灰分、挥发分干扰因素的影响，a为通过配比不同煤种与不同生物质混燃所得线性回归方程的斜率，b为煤样的δ¹³C值；公式(2)中，r为未经含碳量矫正的生物质掺烧比，C_C为煤样碳含量，C_B为生物质碳含量；它采用基于稳定碳同位素的生物质掺烧比在线监测系统包括烟气在线取样通道、冷凝器、过滤器、背压阀、碳同位素中红外激光检测仪。

2.根据权利要求1所述基于稳定碳同位素的生物质掺烧比在线监测方法，其特征是稳定碳同位素中红外激光检测设备可直接测试混合烟气的碳同位素比值δ¹³C，而不同煤样与不同生物质的δ¹³C值之间具有显著差异，可用煤和生物质的发热量进行矫正后得到线性回归方程，用于判断生物质的掺烧比：

公式(3)中，y为碳同位素激光检测设备显示的δ¹³C值，x₁为经发热量矫正后的生物质掺烧比，a₁为通过配比不同煤种与不同生物质混燃所得线性回归方程的斜率，b为煤样的δ¹³C值，经发热量矫正后可排除水分、灰分、挥发分干扰因素的影响；公式(4)中，r₁为未经发热量矫正的生物质掺烧比，Q_C为煤样的发热量，Q_B为生物质发热量。

3.根据权利要求1所述的基于稳定碳同位素的生物质掺烧比在线监测方法，其特征是：所述稳定碳同位素在线检测设备误差仅为±0.025‰，线性回归方程的拟合优度R²0.99，测试生物质混燃比误差范围控制在2.0%以内。

4.根据权利要求1所述的基于稳定碳同位素的生物质掺烧比在线监测方法，其特征是：碳同位素中红外激光检测仪主要包括量子级联激光器，空心波导管和中红外激光探测器，其中空心波导管内包含有多通道光路、激光入口、气体进/出口；

混合烟气通过进气口进入空心波导管内的多通道光路，光谱中量子级联激光器发射中红外激光，中红外激光通过空心波导管和其中的二氧化碳气体分子相互作用，根据朗伯比尔定律红外激光被二氧化碳气体分子所吸收，吸收谱通过探测器接收信号从而测量到碳同位素的吸收值；碳同位素中红外激光检测仪通过测量吸收谱可以测得多根光谱吸收峰，其中两大主吸收峰为左边¹³CO₂吸收峰及右边¹²CO₂吸收峰，由吸收峰面积得到二氧化碳气体中所含有的同位素比值δ¹³C，即可实时给出其同位素值；碳同位素中红外激光检测仪是精确测量各种含碳组份中碳元素含量和稳定同位素值（¹²C/¹³C）的分析仪，同时检测¹²CO₂、¹³CO₂稳定碳同位素值, 碳同位素中红外激光检测仪检测误差仅为±0.025‰。