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在線激光煤質分析儀

全元素快速定量檢測方法及綠色技術，實現在線實時檢測的需求。一、項目分類關鍵核心技術突破二、成果簡介 1、研發背景在食品、藥品、冶金、煤炭、化工等各行業的工業現場特定工業步驟上需要原料在線全元素監測設備，以保證生產質量，因此，都需要快速獲取其成分及元素信息的在線檢測系統，用以實現在線原料配比、工業品判別、質量評價等過程管控，實現無人值守的智能化生產制造，節能增效，現在基本采用傳統的靠經驗、抽檢、人為調配方式，難以精確生產、人為因素影響大、品質難于保障。離線的全元素分析方法有氣相色譜法、液相色譜法、質譜法等工序復雜，耗時長，無法實時指導在線生產。因此，不能滿足智能工廠和數字工廠對現場工藝的實時調控與質量監測等升級換代的需求，如智慧電廠對煤炭在線檢測和實時自動配煤的需求、藥廠對于藥品質量的實時監測和管控、食品安全方面農殘等有害物質的快速評測等。一直缺少相關全元素快速定量檢測方法及綠色技術，難以實現在線實時檢測的需求。針對不同行業的不同產品所涉及多種不同元素，特別是輕元素（Z<11）的快速實時定量檢測需求，本前沿技術依托脈沖激光誘導原子發射光譜的綠色技術，解決全元素快速檢測的技術問題，開發快速全元素定量檢測智能光譜技術，從而解決智能制造領域的關鍵傳感器環節的產品需求，將在食品、藥品、煤炭、土壤、冶金等領域實現大規模應用，填補相關傳感器缺失的技術空白。 2、解決主要問題瞄準國家智能制造快速全元素檢測技術空白，針對煤電企業十三五規劃節煤降耗重大需求，注重理工結合，基于微區增強光譜理論及技術研制開發了在線煤質分析儀。利用大介電常數限域理論及放電增強光譜技術部分抑制了基體效應的影響【OE，2017；OE，2018】，光譜強度增加近10倍，光譜穩定度提高了57%，實現了高精度光譜測量，解決了煤質檢測準確性低、穩定性差的問題，進而完成了高穩定性全元素快速檢測光譜系統產業化應用【JAAS，2020】，建立了產業化基地。該系統可完成C、H、N、S在內的50余種元素高精度快速定量分析，并給出煤熱值、灰分、揮發分、水分四大指標。 3、創新性技術創新：利用大介電常數限域理論及放電增強光譜技術部分抑制了基體效應的影響【OE，2017；OE，2018】，光譜強度增加近10倍，光譜穩定度提高了57%，實現了高精度光譜測量，解決了煤質檢測準確性低、穩定性差的問題。算法創新：依托智能算法，實現了六個月以上的穩定監測，有效的抑制了環境導致的信號變化。技術先進性：突破了激光激發穩定性，算法魯棒性等重要問題，目前是目前市場上唯一可選的依托激光光譜技術的煤質在線檢測設備，是全國第一臺安裝在電廠的在線激光煤質監測設備；是唯一已經在工業化現場工作超過6年的工業化系統；唯一的算法穩定性超過半年的工業化設備。 4、推廣應用價值為該行業提供了綠色煤質在線檢測解決方案，先后在華電國際集團鄒縣、章丘等電廠裝機七套，打通煤電企業燃燒控制最后一個技術環節，每個機組可年均節能百萬元，總計節能千萬余元，并大大降低了元素檢測不當導致的鍋爐事故率，將改變煤電行業的粗獷式運行方式。該系統還將在海關、土壤、醫藥等民用領域實現大規模應用，服務于“中國制造2025”的國家戰略。

北京理工大學 2022-08-12

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