全元素快速定量檢測方法及綠色技術(shù)，實現(xiàn)在線實時檢測的需求。

一、項目分類

關(guān)鍵核心技術(shù)突破

二、成果簡介

1、研發(fā)背景

在食品、藥品、冶金、煤炭、化工等各行業(yè)的工業(yè)現(xiàn)場特定工業(yè)步驟上需要原料在線全元素監(jiān)測設(shè)備，以保證生產(chǎn)質(zhì)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(tǒng)，用以實現(xiàn)在線原料配比、工業(yè)品判別、質(zhì)量評價等過程管控，實現(xiàn)無人值守的智能化生產(chǎn)制造，節(jié)能增效，現(xiàn)在基本采用傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗、抽檢、人為調(diào)配方式，難以精確生產(chǎn)、人為因素影響大、品質(zhì)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(zhì)譜法等工序復(fù)雜，耗時長，無法實時指導(dǎo)在線生產(chǎn)。因此，不能滿足智能工廠和數(shù)字工廠對現(xiàn)場工藝的實時調(diào)控與質(zhì)量監(jiān)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(zhì)量的實時監(jiān)測和管控、食品安全方面農(nóng)殘等有害物質(zhì)的快速評測等。一直缺少相關(guān)全元素快速定量檢測方法及綠色技術(shù)，難以實現(xiàn)在線實時檢測的需求。

針對不同行業(yè)的不同產(chǎn)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(shù)依托脈沖激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜的綠色技術(shù)，解決全元素快速檢測的技術(shù)問題，開發(fā)快速全元素定量檢測智能光譜技術(shù)，從而解決智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵傳感器環(huán)節(jié)的產(chǎn)品需求，將在食品、藥品、煤炭、土壤、冶金等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，填補(bǔ)相關(guān)傳感器缺失的技術(shù)空白。

2、解決主要問題

瞄準(zhǔn)國家智能制造快速全元素檢測技術(shù)空白，針對煤電企業(yè)十三五規(guī)劃節(jié)煤降耗重大需求，注重理工結(jié)合，基于微區(qū)增強(qiáng)光譜理論及技術(shù)研制開發(fā)了在線煤質(zhì)分析儀。利用大介電常數(shù)限域理論及放電增強(qiáng)光譜技術(shù)部分抑制了基體效應(yīng)的影響【OE，2017；OE，2018】，光譜強(qiáng)度增加近10倍，光譜穩(wěn)定度提高了57%，實現(xiàn)了高精度光譜測量，解決了煤質(zhì)檢測準(zhǔn)確性低、穩(wěn)定性差的問題，進(jìn)而完成了高穩(wěn)定性全元素快速檢測光譜系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用【JAAS，2020】，建立了產(chǎn)業(yè)化基地。該系統(tǒng)可完成C、H、N、S在內(nèi)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(fā)分、水分四大指標(biāo)。

3、創(chuàng)新性

技術(shù)創(chuàng)新：利用大介電常數(shù)限域理論及放電增強(qiáng)光譜技術(shù)部分抑制了基體效應(yīng)的影響【OE，2017；OE，2018】，光譜強(qiáng)度增加近10倍，光譜穩(wěn)定度提高了57%，實現(xiàn)了高精度光譜測量，解決了煤質(zhì)檢測準(zhǔn)確性低、穩(wěn)定性差的問題。

算法創(chuàng)新：依托智能算法，實現(xiàn)了六個月以上的穩(wěn)定監(jiān)測，有效的抑制了環(huán)境導(dǎo)致的信號變化。

技術(shù)先進(jìn)性：突破了激光激發(fā)穩(wěn)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(shù)的煤質(zhì)在線檢測設(shè)備，是全國第一臺安裝在電廠的在線激光煤質(zhì)監(jiān)測設(shè)備；是唯一已經(jīng)在工業(yè)化現(xiàn)場工作超過6年的工業(yè)化系統(tǒng)；唯一的算法穩(wěn)定性超過半年的工業(yè)化設(shè)備。

4、推廣應(yīng)用價值
為該行業(yè)提供了綠色煤質(zhì)在線檢測解決方案，先后在華電國際集團(tuán)鄒縣、章丘等電廠裝機(jī)七套，打通煤電企業(yè)燃燒控制最后一個技術(shù)環(huán)節(jié)，每個機(jī)組可年均節(jié)能百萬元，總計節(jié)能千萬余元，并大大降低了元素檢測不當(dāng)導(dǎo)致的鍋爐事故率，將改變煤電行業(yè)的粗獷式運行方式。該系統(tǒng)還將在海關(guān)、土壤、醫(yī)藥等民用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，服務(wù)于“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略。