激光诱导击穿光谱煤质工业分析研究与设备研发

发布时间：2021-11-05 08:05

　　煤质参数对火力发电厂的安全经济运行和实现节能减排起着重要作用。入炉煤煤质特性等重要运行参数在线测量信息的缺乏,使锅炉的燃烧优化调控缺乏必要和准确的依据。激光诱导击穿光谱技术（LIBS）的应用有望实现煤质参数的在线分析。现有基于LIBS技术的煤粉分析研究一般需要对样品进行压片处理,制约了LIBS技术的时效性。因此本文致力于研究LIBS技术对煤粉颗粒流的直接测量,针对颗粒流光谱特性,开展一系列数据预处理方法和定量分析模型的研究,并进行LIBS煤质快速分析仪的研发和集成工作。由于煤粉颗粒流存在流动稳定性问题,测量光谱数据不可避免地存在信号的波动。为提高测量的重复性,在获取多次测量数据的基础上,分别使用基于马氏特征距离和基于正态分布统计规律的方法,对离群数据进行剔除。定性分析结果表明,剔除异常数据后,LIBS谱线的强度分布情况得到了改善,特征谱线的相对偏差大幅度降低,且两种数据剔除方法效果相当。最后引入BEADS算法解决了基线漂移问题,并结合偏最小二乘法（PLS）作为定量分析模型。结果表明,综合运用数据剔除和基线修正方法,可提高煤粉颗粒流灰分检测的准确性和重复性。由于煤种多变以及其成分和结构的... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景和意义
    1.2 煤质在线分析现状
    1.3 LIBS技术研究现状
        1.3.1 LIBS技术原理
        1.3.2 LIBS技术煤质分析现状
    1.4 本文研究内容和安排
第二章 实验系统与数据处理
    2.1 实验系统
        2.1.1 LIBS颗粒流测量实验系统描述
        2.1.2 实验参数优化
        2.1.3 颗粒流实验的光谱特性
    2.2 有效光谱甄别
        2.2.1 绝对强度法
        2.2.2 信噪比法
        2.2.3 标准偏差法
    2.3 异常光谱剔除
        2.3.1 基于特征距离
        2.3.2 基于统计规律
    2.4 光谱数据修正
        2.4.1 小波变换
        2.4.2 AirPLS平滑
        2.4.3 BEADS算法
        2.4.4 正交信号校正
    2.5 定量分析方法
        2.5.1 多元回归
        2.5.2 支持向量回归
        2.5.3 人工神经网络
    2.6 本章小结
第三章 工业分析指标定量分析
    3.1 偏最小二乘法
        3.1.1 实验样品
        3.1.2 异常数据剔除
        3.1.3 基线修正
        3.1.4 定量分析结果
    3.2 人工神经网络
        3.3.1 输入变量的选择
        3.3.2 隐藏层的设置
        3.3.3 模型数量的确定
        3.3.4 热值定量分析结果
        3.3.5 不同工业分析指标的预测结果
    3.3 两种定量分析模型结果对比
    3.4 本章小结
第四章 煤质快速分析仪的研发集成
    4.1 LIBS煤质快速分析仪概况
    4.2 各模块部件组成和功能详述
        4.2.1 煤粉给料模块
        4.2.2 光机一体化模块
        4.2.3 控制模块
    4.3 煤质快速分析仪性能测试
    4.4 本章小结
结论与展望
    研究结论
    创新点
    未来展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光诱导击穿光谱精确测定燃煤工业分析指标的研究[J]. 张雷,侯佳佳,赵洋,尹王保,董磊,马维光,肖连团,贾锁堂.  光谱学与光谱分析. 2017(10)
[2]基于三次样条曲线拟合的激光拉曼光谱基线校正研究[J]. 聂磊,陶明,翟中生.  湖北工业大学学报. 2017(01)
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硕士论文
[1]基于遗传算法与人工神经网络的加热炉建模方法研究[D]. 杨猛.中国科学技术大学 2017
[2]应用近红外光谱技术分析煤质成分[D]. 杨策.华北电力大学(北京) 2017
[3]基于微波透射法的煤水分测量机理和方法[D]. 王玉曼.华北电力大学(北京) 2016
[4]激光诱导击穿光谱数据处理方法研究[D]. 杨崇瑞.北京交通大学 2014
[5]煤粉颗粒流光谱特性及测量参数的优化研究[D]. 卢伟业.华南理工大学 2013
[6]提高激光诱导击穿光谱测量的可重复性及煤质应用[D]. 李立志.清华大学 2012
[7]拉曼光谱背景扣除算法及其应用研究[D]. 陈珊.中南大学 2011
[8]提高激光诱导击穿光谱定量精度的研究及煤质应用[D]. 冯杰.清华大学 2011



本文编号：3477407