[发明专利]一种运用基线漂移量检测原煤水分、挥发分的方法

说明书

本发明涉及一种运用基线漂移量检测原煤水分、挥发分的方法，包括如下步骤：选取多种不同煤阶、不同灰分的标准煤，分别对每种标准煤进行拉曼光谱测试及工业分析，计算拉曼光谱基线漂移量，计算拉曼光谱基线漂移量与水分、挥发分特征参数的映射关系；使用与上述相同的方式及基准对待测原煤进行拉曼光谱测试，计算待测原煤的拉曼光谱基线漂移量，根据拉曼光谱基线漂移量与水分、挥发分特征参数的映射关系，获得待测原煤的水分、挥发分。本发明提供的基线漂移量计算方法简单，可实现计算机的自动识别，适用于智能化控制；本发明采用原煤拉曼光谱基线漂移量即可检测原煤水分及挥发分，无需复杂的分峰解析，速度更快，也可排除因分峰引起的误差。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种运用基线漂移量检测原煤水分、挥发分的方法。

背景技术

煤是中国的主要一次能源，在可预见的未来仍将占据主要地位，因此煤炭的清洁高效利用对国民经济至关重要，而煤炭的智能化生产是煤炭高效利用的有效途径之一。煤炭的智能化生产的过程中，原煤的在线精准监测是一个关键步骤。

煤炭其本质上是一种含有杂质的富炭混合物，具有复杂的成分及结构。在工业应用中，为了便于煤炭的评价，通常采用工业分析及元素分析获得煤炭中的水分、挥发分、固定碳、灰分以及碳、氢、氧、氮、硫等主要元素的含量。在近一百年关于煤炭的研究中发现，煤炭的热转化效率与煤的煤阶密切相关，而工业应用过程中煤阶的高低通常采用煤中的干燥无灰基挥发分来表示，因此，在煤炭的工业应用中确定煤中的干燥无灰基挥发分对整个煤炭的转化过程非常关键。而煤中无机物杂质里的水分，由于其在热转化过程中会吸收大量的热量而对煤炭的利用会产生巨大影响，因此，确定煤炭中的水分含量对煤炭的高效利用也非常关键。

因此，实现煤炭的在线监测过程中，获得煤炭的干燥无灰基挥发分以及煤炭的水分含量是关键步骤。

拉曼光谱近年来被广泛应用于碳质材料的检测过程中，也被证明可以用于煤炭结构的检测。由于分子存在着荧光效应的属性，通过拉曼光谱仪检测获得的拉曼光谱通常是拉曼曲线与荧光曲线的叠加，使得最终获得的拉曼光谱的基线存在着一定的漂移。对于石墨烯等高度有序的碳材料，由于分子荧光效应非常弱，其获得的拉曼光谱几乎无基线漂移。而通过拉曼光谱仪对原煤进行检测时，虽然可以获得原煤的拉曼光谱。但是，由于原煤属于非常无序的碳质结构，里面含有较多的含氧官能团以及水分和灰分，在测试拉曼光谱时也会激发较强的荧光光谱，最终使得获得的原煤的拉曼光谱存在着一定的基线漂移，尤其是对于亚烟煤及褐煤等低价煤，基线漂移非常严重。而在通常进行拉曼光谱数据处理时，均采用直线法对拉曼光谱基线进行矫正，但是由于基线漂移曲线线型的不确定性，简单的直线法矫正使得矫正后的拉曼光谱存在一定的偏差。因此，在对拉曼光谱进行处理前，首先需要确定原煤拉曼光谱的基线漂移量，但是目前，尚未有确切方法对原煤的拉曼光谱基线漂移量进行准确定量。

此外，由于拉曼光谱的基线漂移与原煤物质的分子荧光强度密切相关，而通常煤中的含氧官能团、水等的分子荧光显著，而煤中的含氧官能团含量与原煤煤阶呈一定的线型关系，因此如果合理定量原煤的基线漂移量，并通过深入探索，原煤拉曼光谱的基线漂移量具有反映原煤中水分及挥发分的潜能。

专利CN103529012B公开了一种适用于高炉瓦斯灰中碳来源的拉曼光谱定量检测方法，其利用拉曼光谱分析，快速、准确、定量地分析出了煤炭及焦炭占高炉瓦斯灰中的比例。然而却并对拉曼光谱的基线漂移量进行定量，也不适用于原煤的水分及挥发分的定量检测。

专利ZL20160600182.5公布了一种基于拉曼光谱分析的煤质快速检测方法，该方法虽然通过拉曼光谱检测，能实现对原煤中水分、挥发分的测量，但是并未对原煤拉曼光谱基线漂移量进行定量计算，也未提出原煤拉曼光谱基线漂移量的定量方法，此外该专利提出的基于拉曼光谱分析的煤质快速检测方法需要对拉曼光谱进行复杂的分峰计算，在工业利用过程中存在着技术壁垒。

以上方法虽然均采用拉曼光谱实现煤炭的检测，但是均存在着一些不足以及需要改进的地方。

发明内容