國內外研究概況

LIBS（激光誘導擊穿光譜）技術是上世紀60年代提出的，這是一種利用超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，再利用光譜儀對等 離子體發射光譜進行分析，以此來識別樣品中的元素組成成分，進而進行材料的識別、分類、定性以及定量分析的一種手段。該技術幾乎 可以鑒別、檢測所有的元素，目前已經廣泛應用于土壤成分檢測、食品安全檢測、巖礦分析和鋼鐵、石油、塑料、水泥、寶石等的鑒定， 在危險品爆炸物、古文物鑒定、大氣檢測、軍事、海洋礦產及微生物等眾多領域也有涉及。未來有望取代X射線在人們生產生活中發揮巨大 功能。經濟領域隨著節能減排發展戰略的深入推進，2014年9月，國家發改委、環保部和國家能源局聯合下發的《煤電節能減排升級與改造行 動計劃（2014-2020年）》中明確提出，鑒于目前火電機組的節能降耗所面臨的嚴峻形勢，到2020年我國現役燃煤發電機組改造后的平均供 電煤耗要低于310g/kwh。如何根據煤質的成分檢測數據，做好的燃燒優化控制調整，確保最佳的風煤比、煤水比及功煤比，從而提高鍋爐 燃燒效率、節能減排是當前急需解決的課題。我國LIBS技術目前已經從實驗室研究階段走向了實際應用階段，即火力發電行業實時在線檢測技術-LIBS煤質實時檢測技術。迄今為 止，由于國內由于煤價市場行情的波動及煤原采集的不確定性，煤質波動比較大，在煤質在線檢測及燃燒優化精準調整中應用方面的研究 報道及案例甚少。所以該技術在電力行業的具廣泛的應用前景。山東某電廠在電力技術革新中勇抓新的經濟增長點，成為國內首家應用LIBS煤質實時檢測技術實現火力發電的電力公司，該公司針對大多數燃煤機組仍采用人工離線分析，在開采、制備、轉化方面耗費時間 長，分析結果滯后，一旦煤質出現波動便無法及時投油助燃或者進行燃燒調整等問題，在其名下330MW機組入爐煤已經中成功投用LIBS煤 質實時檢測技術。LIBS煤質實時檢測技術所實現的煤質在線實時檢測系統，可以將煤流動態行程以及煤質全元素指標展示在燃料監督信息 實時發布在檢測平臺上，為鍋爐燃燒提供優化精準的在線實時可視化檢測數據，從根本上解決了燃煤發電過程中出現的諸多難題，成為未 來電力行業技術革新的必然方向。

LIBS煤質實時檢測技術的技術路線及應用前景

2.1 技術路線

LIBS煤質實時檢測技術的技術路線的建立需要經歷建模、調試、應用等多個步驟。首先需要在輸煤系統上安裝一體化的LIBS技術在線 實時檢測系統，用來電采集電力發電過程中使用的無煙煤以及各類不同煤種，制作成定標煤樣，以此建立定標煤樣光譜數據模型。這樣的 模型需要經歷反復調試的訓練，以提高LIBS技術的測試精度；其次利用大數據云端平臺建立一套煤質在線分析計算的模型，得到實時煤質 分析數據及煤質指標變化趨勢；之后在發電機組DCS上獲得入爐煤皮帶、原煤倉料位、給煤機出力、磨煤機出力、給粉機出力等基本參 數，以此為依據開發出一套煤流行程可視化的燃煤實時監督系統。該系統能夠實時地展示、跟蹤、查詢、分析運行機組的煤質變化趨勢， 以便于對鍋爐燃燒的動態監控；再次通過實現煤質實時檢測數據與動態煤流可視化系統的對接，適時指導鍋爐燃燒調整，提高了運行機組 的經濟性和穩定性；最后一步就是通過精細化調整確保來鍋爐在不同煤種和不同工況下都處于最佳的燃燒工況，從而計算出鍋爐最終的燃 燒優化模型及控制策略。整個技術路線的建立都是基于目前電力行業實際的燃煤狀況，結合大數據云端采集和分析系統，依托信息化技術 實現的實時監控和檢測裝置，對解決電力行業實際燃煤中出現的各種問題具有十分重要的意義。

2.2 應用前景

作為一種應用于電力行業的新興技術，LIBS煤質實時檢測技術能夠實現各制粉系統的煤質實時監測，對煤爐中的煤質成分和種類進行 實時檢測，借助云端數據平臺，向電力中心提供動態可視化的煤質在線分析數據，從而實現煤質全元素指標的實時在線檢測，依據提供煤 質實時分析數據實時精確地計算鍋爐效率，并根據設計的先進控制策略，能夠對煤爐實現在線的燃燒優化和精準調整，提高鍋爐燃燒效率的同時提升脫硝效率和環保指標。迄今為止，有關此項技術的相關報道和實際工程應用的案例十分稀少，但隨著經濟領域的產業升級和結 構調整，LIBS煤質實時檢測技術在電力行業的應用成果會很快得到證實，該技術對產業升級和技術革新都具有廣泛的現實意義和廣闊的應 用前景。是電力行業產業優化、實現節能減排發展目標的重要途徑，同時對燃煤發電機組鍋爐精準燃燒調整具有重要的參考和示范作用， 是促進集團公司關于煤電節能減排升級改造工作順利開展的必備途徑。

LIBS煤質實時檢測技術的推廣意義

LIBS煤質實時檢測技術，可依據實時分析數據以及發電機組其它設備運行參數，利用大數據平臺優化設計的控制策略，從而對鍋爐整 個燃燒過程實現精準的優化調整，實現鍋爐燃燒過程的最佳的風煤比、功煤比及煤水比，且無論入爐煤煤質怎么變化，該技術都能夠始終 保證鍋爐燃燒是在一個最佳的工況下運行，消除了人工離線分析的滯后和其它因素干擾，在一定程度上降低鍋爐煤耗，提高鍋爐的燃燒效 率；從根本上提高鍋爐主蒸汽壓力及汽溫的穩定性，從而提升機組AGC模式下的各項指標；也能夠保證脫硝入口NOx的相對穩定，提高脫 硝效率及煙氣排放指標。該技術如果能夠得到大力推廣，那么就可能改變煤作為一種對環境有害的化石能源的燃燒方式，使煤也能清潔高 效在經濟發展中貢獻更大的力量。

小結

LIBS煤質實時檢測技術，可依據實時分析數據以及發電機組其它設備運行參數，利用大數據平臺優化設計的控制策略，從而對鍋爐整 個燃燒過程實現精準的優化調整，實現鍋爐燃燒過程的最佳的風煤比、功煤比及煤水比，且無論入爐煤煤質怎么變化，該技術都能夠始終 保證鍋爐燃燒是在一個最佳的工況下運行，消除了人工離線分析的滯后和其它因素干擾，在一定程度上降低鍋爐煤耗，提高鍋爐的燃燒效 率；從根本上提高鍋爐主蒸汽壓力及汽溫的穩定性，從而提升機組AGC模式下的各項指標；也能夠保證脫硝入口NOx的相對穩定，提高脫 硝效率及煙氣排放指標。該技術如果能夠得到大力推廣，那么就可能改變煤作為一種對環境有害的化石能源的燃燒方式，使煤也能清潔高 效在經濟發展中貢獻更大的力量。

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審核編輯黃昊宇