[發明專利]一種運用拉曼光譜熒光干擾強度快速檢測碳基固體燃料氫碳含量比的方法

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• 申請號: 202010152548.3
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111272733A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 向星睿;李海龍;鄒濤;徐俊;胡松;蘇勝;汪一
• 申請（專利權）人: 中南大學;華中科技大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳熙

本發明涉及一種運用拉曼光譜熒光干擾強度快速檢測碳基固體燃料氫碳含量比的方法，包括如下步驟：選取多種碳基固體燃料，建立拉曼光譜熒光干擾強度與碳基固體燃料氫碳含量比的映射關系；使用與上述相同的過程與方法對待測碳基固體燃料進行拉曼光譜測試，計算待測碳基固體燃料的拉曼光譜熒光干擾強度，根據拉曼光譜熒光干擾強度與碳基固體燃料氫碳含量比的映射關系，獲得待測碳基固體燃料氫碳含量比。本發明提供的方法，測試過程簡單，數據處理方法簡便，可實現快速及在線檢測；本發明建立的方法適用于煤，煤的熱解氣化焦，生物質及其熱解氣化焦，石油焦等，無需針對每一種碳基固體燃料建立不同的模型，方法通用性好，應用性廣。

技術領域

本發明涉及檢測技術領域，尤其涉及一種運用拉曼光譜熒光干擾強度快速檢測碳基固體燃料氫碳含量比的方法。

背景技術

碳基固體燃料包括煤、生物質、煤或生物質或石油在熱轉化過程中產生的固體焦。煤，生物質等碳基固體燃料是中國的主要能源，在可預見的未來仍將占據主要地位；煤、生物質、石油在熱轉化過程中產生的固體焦等碳基固體燃料則是能源生產過程中的主要固體產物，其性質不僅決定了生產的效率，還可反映生產過程中的安全隱患。因此，碳基固體燃料的清潔高效利用直接決定了我國能源生產的效率與安全。因此碳基固體燃料的清潔高效利用對國民經濟至關重要。生產過程中，實現對碳基固體燃料性質的快速/高效監測，不僅可提高碳基固體燃料的利用效率，還可有效避免安全事故。

碳基固體燃料其本質是一種復雜的含碳化合物，其具體的成分，組成及含量復雜。目前尚無法寫出任何一種碳基固體燃料的分子式。然而碳基固體燃料也有其共同的性質，即主要含有碳，氫，氧，氮及硫五種元素。在工業生產過程中，為了統一評價碳基固體燃料的性質，通常采用元素分析來獲取碳基固體燃料中碳，氫，氧，氮及硫的含量，實現標準化的檢測及評判。

在碳基固體燃料的五種主要元素中，碳，氫，氧的含量相對較多，占了碳基固體燃料中95％以上的有機成分含量。在碳，氫，氧三種元素中，氫與氧通常是與碳直接相連，組成碳基固體燃料的高分子化合物，氫與氧含量的多少，直接決定了碳基固體燃料的結構與性質，從而決定碳基固體燃料在工業應用中的表現。因此，高效獲得碳基固體燃料中氫與氧的含量是實現對碳基固體燃料性質的快速/高效監測的關鍵。

采用國家標準，在實驗室按照標準的流程，可實現碳基固體燃料中氫與氧的高精度檢測，然而其檢測過程繁瑣，耗時較長，不利于碳基固體燃料工業化生產過程中的快速檢測。

專利CN103529012B公開了一種采用拉曼光譜定量檢測高爐瓦斯灰中碳來源的方法，其采用拉曼光譜，實現對高爐生產過程中煤炭及焦炭占高爐瓦斯灰中比例的快速、準確、定量分析。然而，其主要是并未對拉曼光譜的熒光干擾強度進行定量計算，也無法獲得高爐瓦斯灰中有機物的氫碳含量比，更無法適用于碳基固體燃料。

專利201710851832.8公開了一種運用熒光干擾強度方法定量檢測煤中水分與揮發分含量的方法，該方法采用拉曼光譜中的熒光干擾強度，實現對煤中水分及揮發分的快速檢測。該方法雖然定量了拉曼光譜中的熒光干擾強度，但并未實現對煤中氫碳含量比的檢測，更無法實現對煤焦，生物質焦等其它碳基固體燃料的氫碳含量比的檢測。

以上方法雖然單獨或者結合起來可以測試碳基固體燃料的相關成分含量，但是均存在著一些缺陷以及需要改進的地方，很難滿足碳基固體燃料智能化生產及利用的需求。

發明內容

針對現有的碳基固體燃料檢測存在的上述問題，現提供一種運用拉曼光譜中的熒光干擾強度檢測碳基固體燃料氫碳含量比的快速檢測方法，該方法可適用于煤礦開采、燃煤電廠、生物質鍋爐等過程中碳基固體燃料的氫碳含量比分析及其快速或在線檢測。

本發明所提供的技術方案如下：

一種運用拉曼光譜熒光干擾強度快速檢測碳基固體燃料氫碳含量比的方法，包括如下具體步驟：