【摘要】：研發(fā)煤質(zhì)快速分析裝置,實現(xiàn)煤質(zhì)數(shù)據(jù)在線檢測對推進燃煤電廠燃料管理和智能化改造,促進煤炭清潔高效發(fā)電有重要意義。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)具有無需/簡單樣品預(yù)處理、快速、多元素同時測量等優(yōu)點,在燃煤電廠煤質(zhì)在線檢測領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。然而對于煤質(zhì)分析來說,由于煤種之間物理化學(xué)性質(zhì)不同引起的復(fù)雜基體效應(yīng)會導(dǎo)致激光和煤相互作用過程中燒蝕、蒸發(fā)和等離子體形成存在強烈的非線性特征,這是影響LIBS測量煤質(zhì)結(jié)果準(zhǔn)確性和精確度的主要因素。本文以改善LIBS檢測煤質(zhì)的性能為目標(biāo),通過等離子光譜和空間演化特性深入研究了不同煤種及其成分對激光燒蝕樣品過程和基體效應(yīng)的的影響。本文通過搭建一套可以進行等離子體時空演化規(guī)律的LIBS實驗裝置。首先,以不同揮發(fā)分含量的煤及其煤焦作為研究對象,對比分析了由于揮發(fā)分的差異所導(dǎo)致的煤粉及其煤焦的等離子體特征光譜的譜線強度差別。同時研究了不同揮發(fā)分含量的煤等離子體空間特性的差異,證明隨著煤中揮發(fā)分含量增加,更多的揮發(fā)性物質(zhì)受熱汽化、蒸發(fā),并隨著等離子體膨脹過程到達等離子體羽的上層區(qū)域。最后以樣品表面各區(qū)域之間的元素濃度差異評價了激光熱效應(yīng)的影響。其次,深入研究了LIBS檢測煤質(zhì)中的基體效應(yīng)的關(guān)鍵影響因素和修正方法。研究了粘結(jié)劑在改善煤質(zhì)檢測基體效應(yīng)的效果,通過樣品燒蝕坑形態(tài)特征和等離子體的溫度波動等對比分析了粘結(jié)劑(KBr)混合比例對基體效應(yīng)的影響。進一步利用等離子體溫的標(biāo)準(zhǔn)偏差確定了最優(yōu)的粘結(jié)劑混合比例,有效提高了碳元素定量分析模型的準(zhǔn)確性和精度,為LIBS煤質(zhì)檢測的復(fù)雜基體匹配提供了一種思路。最后,針對同一批訓(xùn)練樣本建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱值預(yù)測模型受燃煤物質(zhì)組成復(fù)雜引起的基體效應(yīng)的影響,對不同類別的煤樣有不同的效果。通過引入聚類分析算法,對建立模型的樣本進行分類,初步評價了所建立的燃煤熱值定量分析模型對不同煤種的適應(yīng)性。可針對不同的樣本種類分別建立不同的預(yù)測模型,從數(shù)據(jù)處理方面減弱由于基體效應(yīng)帶來的對定量分析結(jié)果的不利影響。
【圖文】：

圖 1-1 激光誘導(dǎo)等離子體產(chǎn)生過程和測量原理[20]煤的等離子體特性及其基體效應(yīng)的研究現(xiàn)狀I(lǐng)BS 技術(shù)作為一種典型的原子發(fā)射光譜技術(shù)，，自從 1962 年 Brech 和 Cross激光誘導(dǎo)等離子體的發(fā)現(xiàn)和次年Debras-Guédon等[22]發(fā)表有關(guān)等離子體技

圖 2-1 LIBS 檢測煤等離子體時間—空間分布的實驗裝置系統(tǒng)圖用的獲得等離子體空間分布的方法主要分為 2 種：一種是采用傳光纖通過光纖束中不同光纖對應(yīng)的空間高度來觀察不同位置種方式存在一定的誤差很大，且分辨率不高；另外一種通過成像
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ533;TM621

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 樊娟娟;黃丹;王鑫;張雷;馬維光;董磊;尹王保;賈鎖堂;;激光誘導(dǎo)等離子體LTE態(tài)判定方法研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年12期

2 劉玉峰;丁艷軍;彭志敏;黃宇;杜艷君;;激光誘導(dǎo)擊穿空氣等離子體時間分辨特性的光譜研究[J];物理學(xué)報;2014年20期

3 沈躍良;姚順春;潘剛;徐齊勝;李旭;樊炬;徐少波;陸盛資;李壯揚;陸繼東;;粘合劑對激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)測量粉煤灰未燃碳的影響[J];中國激光;2014年03期

4 鐘崴;劉成剛;周永剛;吳燕玲;周懿;李培;;基于煤質(zhì)與機組性能分析的發(fā)電電量成本預(yù)測[J];中國電機工程學(xué)報;2013年11期

5 陳金忠;宋廣聚;白津?qū)?孫江;楊寶柱;;CsCl添加劑對土壤的納秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜的影響[J];光電子.激光;2012年09期

6 王磊;余江龍;尹豐魁;王冬梅;;鈣元素對褐煤熱解和氣化特性的影響[J];煤化工;2012年01期

7 陳金忠;宋廣聚;陳振玉;孫江;李旭;;NaCl對激光誘導(dǎo)土壤等離子體輻射的增強效應(yīng)[J];強激光與粒子束;2012年02期

8 董美蓉;陸繼東;姚順春;陳凱;李軍;李俊彥;;基于多元定標(biāo)法的煤粉碳元素LIBS定量分析[J];工程熱物理學(xué)報;2012年01期

9 樊彥如;;煤質(zhì)變化對鍋爐運行的影響[J];科技信息;2011年08期

10 陳金忠;張琳晶;孫江;王春生;魏艷紅;李旭;;CsCl添加劑對激光誘導(dǎo)土壤等離子體輻射強度的影響[J];科學(xué)通報;2011年Z1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李雄威;激光誘導(dǎo)擊穿光譜法測量煤中碳含量的基體效應(yīng)及其消除[D];清華大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳曉文;PGNAA應(yīng)用于煤質(zhì)成份在線檢測的方法研究[D];蘭州大學(xué);2006年

本文編號：2695878