国家能源集团广东电力有限公司，广东 广州 510000
基于波长调制激光吸收光谱(WMS)技术的气体浓度测量系统是燃煤电厂氨逃逸监测的主要手段。调制深度的选择是影响波长调制激光吸收光谱测量信噪比的关键, 设计NH3分子吸收光谱调制参数优化的数值仿真试验, 研究发现在200 ℃伴热条件下, WMS测量系统的最优调制深度为0.238 8 cm-1。在-20~500 ℃的宽温度范围内, 随着温度的提高, 最优调制深度接近线性的降低, 最优调制深度am与摄氏温度T之间的关系可以用公式am=0.291 8-3.265 14×10-4T+2.282 14×10-7T2精确地描述, 该结果对燃煤电厂氨逃逸监测系统的调制参数优化具有重要的指导意义。
氨气 燃煤电厂 波长调制光谱 参数优化 ammonia coal-fired power plant wavelength modulation spectroscopy parameter optimization
我国的水泥生产以新型干法水泥窑技术为主, 使用燃料为高挥发分、低灰分的优质烟煤。水泥生产属于高能耗、高排放行业, 控制水泥生产过程能耗、降低碳排放对实现“双碳”目标具有重大意义。燃煤催化剂可以有效地解决水泥生产过程中高能耗、高排放的问题, 近年来引起了广泛的关注。本文结合国内外研究现状, 系统综述了燃煤催化剂的组成与评价方法、催化剂的催化机理、脱硫脱硝型燃煤催化剂的研究和催化剂在工业生产中的应用。研究改进催化剂添加方式, 保证在煤粉中的分散度可以提高催化剂的催化效率, 是推进燃煤催化剂工业化使用的关键之处。
水泥工业 燃煤催化剂 着火温度 燃烧烈度 催化机理 工业应用 cement industry coal combustion catalyst ignition temperature burning intensity catalytic mechanism industry application
1 南京科远智慧科技集团股份有限公司 江苏 南京 211102
2 江苏省热工过程智能控制重点实验室 江苏 南京211102
利用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术在电站锅炉尾部烟道进行测量或者采取抽取式的测量方法,能够在一定程度上反映锅炉的燃烧状况,但并不直接、迅速,需要建立模型根据测量结果对炉膛内的燃烧状况进行计算。为了给燃烧诊断提供更直接的参考,需要对锅炉炉膛进行直接测量。选择1.3 μm附近的一对H2O谱线,设计了一套测量系统,实现了TDLAS技术对燃煤电站锅炉炉膛温度的直接测量。对电站锅炉起机过程进行温度测量试验,为研究锅炉炉膛的非接触式原位在线测量系统,并进一步研究燃烧优化提供了支持。
激光光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 温度测量 燃煤电站锅炉 laser spectroscopy TDLAS temperature measurement coal-fired power plant
1 华南理工大学 电力学院，广东 广州 510640
2 威凯检测技术有限公司，广东 广州 510663
3 广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心，广东 广州 510640
4 广东省能源高效清洁利用重点实验室，广东 广州 510640
燃煤飞灰碳含量是影响锅炉工作效率的重要特性指标之一，文中开展激光诱导击穿光谱技术（LIBS）实现飞灰未燃碳的定量分析方法研究，为LIBS应用于飞灰含碳量的快速/在线检测奠定基础。根据所探测的LIBS特征光谱，将线性和非线性化学计量学方法，包括多元线性回归（MLR）和偏最小二乘回归（PLSR）线性分析分析方法，以及非线性的极限学习机（ELM）和支持向量机回归（SVR）模型应用于飞灰未燃碳的预测分析中，结合交叉验证法对模型进行验证。对比线性和非线性模型的结果可以看出，非线性模型的预测结果明显优于线性模型，其中采用基于K-CV参数优化的非线性SVR模型具有比较理想的分析结果，有助于提高飞灰碳含量分析的精确度和准确度，采用三折叠交叉验证法对模型进行验证，得到模型的决定系数R2均为0.99，相对偏差的平均值ARD分别为1.54%、3.45%、3.51%，相对标准误差RSD的平均值分别为7.53%、2.89%、7.18%。
光谱分析 激光诱导击穿光谱 燃煤飞灰 未燃碳 化学计量学方法 spectroscopy laser-induced breakdown spectroscopy fly ash unburned carbon chemometrics method 红外与激光工程
2021, 50(9): 20200441
1 湖南科技大学资源环境与安全工程学院, 湖南 湘潭 411201
2 湖南省湘潭生态环境监测中心, 湖南 湘潭 411100
3 湖南科技大学煤炭清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室, 湖南 湘潭 411201
2013年12月3日至2014年1月14日, 在湘潭市2个功能区 (交通、商业、居民区和工业区) 采样点对大气PM2.5进行了采集, 并同步采集了 SO2、NO2; 进而利用离子色谱法对PM2.5中二次水溶性无机离子 (SO2－4、NO－3和 NH+4) 的浓度进行测试分析。通过分析不同空气质量级别下硫、氮氧化速率 (SOR和NOR) , 探讨了PM2.5中硫酸盐和硝酸盐的来源、形成机制和影响因素等。结果表明, 采样期间湘潭市PM2.5及其二次水溶性无机离子 (SO2－4、NO－3和 NH+4) 的质量浓度分别为148.34、56.19 μg/m3, 其中 SO2－4、NO－3 和 NH+4 分别占PM2.5 浓度的15.26%、14.06% 和8.57%, 三者累计值占PM2.5质量浓度的37.88%。随着PM2.5 浓度增加, 二次水溶性无机离子及其气态前体物 SO2、NO2 的浓度也逐渐增加, 且“重度”污染时 SO2－4、NO－3 和 NH+4 浓度较“良”时分别上升了1.93、2.41、2.03倍。不同空气质量级别下PM2.5中的 SO2－4、NO－3 主要以 NH4NO3 和 (NH4)2SO4 的形式存在, 但在“轻度”和“ 中度”污染时可能存在其它的硫酸盐和硝酸盐。采样期间 SOR 和 NOR 的平均值分别为0.18和0.17, 不同污染级别下二者均在0.15 以上 (大于0.1), 表明湘潭市PM2.5中的硫酸盐和硝酸盐主要是经转化形成的二次污染物。大气PM2.5中 NO－3/SO2－4 为0.89, 不同空气质量级别下二者比值分别为0.78、0.99、0.82、0.97(均小于1), 表明湘潭市冬季PM2.5污染以燃煤源排放为主。
二次水溶性无机离子 气态前体物 空气质量级别 燃煤污染 PM2.5 PM2.5 secondary water-soluble ions gaseous precursor air quality levels coal combustion 大气与环境光学学报
2020, 15(4): 296
1 山西大学激光光谱研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心, 山西大学, 山西 太原 030006
燃煤工业指标的在线精确分析对于指导燃煤工业优化生产、 降低燃煤煤耗至关重要。 利用激光诱导击穿光谱(LIBS)分析燃煤煤质时, 因受我国复杂多样煤种所导致的“基体效应”, 测量精度有待提高。 实验中对激光诱导燃煤等离子体光谱至燃煤工业分析指标转化过程中的光谱预处理和定标建模方法进行了优化选择。 实验结果表明, 利用单/多峰Lorentzian光谱拟合计算谱线强度相比于传统计算方法, 谱线强度RSD均值可由12.1%降至9.7%; 对于核函数参数寻优, 相比于网格参数(Grid)和遗传算法(GA), 粒子群算法(PSO)的平均绝对误差(MAE)最小; 采用PSO参数寻优式支持向量机(SVM)回归建模的预测均方根误差(RMSEP)小于偏最小二乘回归分析法(PLS); 采用单/多峰Lorentzian光谱拟合方法和PSO参数寻优式SVM回归建模, 对燃煤工业分析指标预测的平均绝对误差(AAE)为: 灰分为16%～30%时AAE为1.37%, 灰分大于30%时AAE为1.77%, 发热量为9～24 MJ·kg-1时AAE为0.65 MJ·kg-1, 挥发分低于20%时AAE为1.09%, 挥发分大于20%时AAE为1.02%。
激光诱导击穿光谱 燃煤工业分析指标 光谱拟合 支持向量机 Laser-induced breakdown spectroscopy Proximate analysis of coal Spectral fitting Support vector machine 光谱学与光谱分析
2017, 37(10): 3198
1 中国科学技术大学 光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
中国大气汞污染严重,是全球范围大气汞污染最为严重的区域之一。汞主要以单质形式长时间存在于大气中,并可进行长 距离传输。对差分吸收光谱技术(DOAS)应用于大气汞测量的可行性进行了研究。首先,通过测量不同长度的饱 和汞蒸气样品池对光谱的吸收,了解汞共振线的吸收情况;并分析了汞样气对高分辨率光谱仪的响应;最后,利用现 有仪器对大气汞吸收进行了测量,确定了主要干扰气体及大气汞测量对仪器光谱分辨率的要求,为进一步的大气汞 测量及燃煤烟气中高浓度汞测量提供了先期技术支持。
环境光学 差分吸收光谱技术 汞蒸气 燃煤烟气 environmental optics differential optical absorption spectroscopy mercury vapor flue gas
将小波变换应用于8种燃煤的激光诱导击穿光谱数据的压缩, 并通过考察db小波阶数、 分解层数和阈值化方法等参数对压缩效果的影响, 总结了压缩参数选取的规律, 确定了较好的压缩方案。 以压缩分数、 恢复分数、 谱线强度相对误差为衡量准则, 比较了压缩前后谱图的差异, 评价了压缩的效果。 结果表明, 在所选的较优方案下, 8个煤样其1, 2, 5通道的谱图恢复分数RS为81%～99.96%, 压缩分数CS为79.02%～92.07%, 谱线相对误差均在5%之内, 重构光谱与原始光谱基本一致, 存储量减小。
激光诱导击穿光谱 小波变换 压缩 燃煤 Laser-induced breakdown spectrum Wavelet transform Compress Coal 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2797
1 沈阳师范大学实验中心, 辽宁 沈阳110034
2 沈阳师范大学化学与生命科学学院, 辽宁 沈阳110034
燃煤底灰中含有丰富的金属, 这些金属在微波作用下可以对有机物进行有效降解, 燃煤底灰-微波法降解亚甲基蓝溶液主要是通过羟基自由基来降解有机物的。 底灰中的金属及稀有金属可以作为深度氧化有机物的催化剂, 可降低处理成本、 减少环境污染。 考查了燃煤底灰用量、 H2O2用量、 以及微波时间对亚甲基蓝降解效率的影响, 并测定了亚甲基蓝溶液处理前后的紫外可见光谱。 结果表明, 亚甲基蓝在燃煤底灰与H2O2微波条件下降解率接近100%。 燃煤底灰的用量增加可以加快反应进程, 增加亚甲基蓝的降解; H2O2的增加可以提供更多的·OH, 加快反应进程, 但当增加到一定量后, 对反应进程的影响减弱; 微波时间的加长可以提高反应温度, 促使亚甲基蓝完全降解。 对于0.125 g·L-1的亚甲基蓝, 加入1.0 g燃煤底灰、 5 mL H2O2在中温微波下反应4 min即可全部降解。
燃煤底灰 微波辐射 亚甲基蓝 Coal bottom ash Microwave irradiation Methylene blue 光谱学与光谱分析
2010, 30(5): 1427
1 华南理工大学 电力学院，广东 广州 510640
2 华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学 光电子科学与工程学院，湖北 武汉 430074
研究了应用激光感生击穿光谱技术对燃煤进行元素快速定量分析的可行性。介绍了用于激光感生击穿光谱技术定量分析的定标曲线方法，并以5种煤样作为实验对象，选取激光击穿煤粉时碳元素505．2 nm原子发射谱线为分析谱线，定量分析了延迟时间分别为0．8 μs，1．2μs，1．6 μs，2．0μs和2．4μs时煤粉中的含碳量，将测量结果与元素分析仪测量结果比较，延迟时间为1．6μs时测量误差最小。根据等离子体发射机制分析了延迟时间对定量分析的影响。实验结果表明：激光感生击穿光谱技术的分析精度较高，可望用于煤质特性快速检测。
激光感生击穿光谱 燃煤含碳量 定标曲线 延迟时间 laser-induced breakdown spectroscopy carbon content of coal calibration curve delay time
