近红外光谱分析技术在煤质检测中的应用
红外在煤结构测试中的原理与应用
红外在煤结构测试中的原理与应用概述红外在煤结构测试中起着重要的作用。
红外测试技术用于分析材料的化学组成和结构特征，对于煤的研究非常有价值。
本文将介绍红外测试的原理，并探讨它在煤结构测试中的应用。
红外测试原理红外测试是通过分析材料吸收或发射的红外辐射来研究材料的化学组成和结构特征。
红外辐射是具有较长波长的电磁辐射，通常使用红外光谱仪进行测量。
下面是红外测试的原理：1.能量吸收: 不同的物质对红外辐射的吸收能力不同。
当红外辐射通过材料时，材料中的化学键会吸收特定波长的红外辐射。
通过测量被吸收的辐射能量，可以推断材料的不同成分。
2.碰撞效应: 红外辐射经过材料时，其中的气体分子会与红外辐射发生碰撞。
这些碰撞会导致辐射的散射和吸收。
通过观察红外辐射的散射和吸收特征，可以了解材料中存在的气体成分。
3.化学键振动: 红外辐射的能量与材料中的化学键振动频率匹配。
当红外辐射与化学键的振动频率相符时，材料会吸收辐射能量。
根据吸收峰的位置和强度，可以推测材料中的化学键类型和数量。
煤结构测试中的应用红外测试在煤结构测试中具有广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域：1.煤质评估: 红外测试可以用于评估煤炭的质量和热值。
通过分析煤样中的化学键和有机化合物，可以推断煤的热值和含碳量，从而评估煤的品质。
2.煤炭分类: 红外测试可以帮助将煤炭分类为不同的等级或类型。
通过分析煤炭中的功能基团和有机化合物，可以确定煤的来源和性质，从而进行分类和鉴别。
3.煤炭氧化: 红外测试可以监测煤炭的氧化状况。
由于红外辐射与化学键振动的关系，可以通过分析红外光谱中的吸收峰变化，了解煤炭的氧化程度和稳定性。
4.煤炭燃烧: 红外测试可以研究煤炭的燃烧特性。
通过分析煤样中的挥发分和焦炭含量，可以预测煤样的燃烧产物和能量释放情况。
5.煤与环境: 红外测试可以探索煤与环境的相互作用。
通过分析煤炭中的有机化合物和污染物，可以了解煤炭对环境的影响和污染物排放情况。
煤质精准分析方法研究及应用
煤质精准分析方法研究及应用煤质精准分析的方法有很多，其中常用的方法包括传统化学分析法、光谱分析法、物理学分析法、热分析法和机器学习等。
传统化学分析法是最常见的煤质分析方法之一，其基于碳、氢、氮、硫及灰分等元素的含量来判定煤的质量，可以为燃烧过程共提供各个元素含量的参考值。
但是传统化学分析法需要大量的试样处理，而且测试周期较长，在实际生产中不够快速和经济。
光谱分析法是在分子电子激发作用下产生可以被测量的特定能量的的分子振动和旋转的带谱、线谱和吸收光谱的方法。
例如，在近红外光谱技术中，可以通过测量煤样的吸收光谱，从而确定其碳、氢、氮、硫等元素含量。
光谱分析法具有不需要预处理，测试周期短，且仪器灵敏度高等优点，但是仪器成本高，仪器维护费用高，设备操作难度大。
物理学分析法可以根据煤的物理特性，如密度、电导率、热导率等参数确定其质量特征，例如利用煤的X射线吸收率来确定其灰分含量。
物理学分析法对于煤粒大小、形状等要求不高，可以大大提高分析效率，但是测试结果也受到很多因素的影响。
热分析法可以通过检测煤在高温下的热解反应，确定其在不同温度下的热稳定性以及其组分的热解特点。
例如差热分析法，通过测量样品和参考物的温度不同的差值，确定样品的热失重和热分解状态。
热分析法可以为理解和优化燃烧过程提供重要的参数，但是也存在检测过程中温度、测量精度等问题。
机器学习可以通过对大量数据的分析和建立预测模型，提高煤质精准分析的准确性和效率。
例如对照传统化学分析法的结果，以机器学习方法进行测试，可以较准确地预测煤样的元素含量、高热值等参数。
机器学习技术适用于数据量大且属性复杂的煤矿管理和质量控制中，但是需要数据量充分、模型合理以及合适的算法设计。
除此之外，目前煤质分析领域中也有其他的一些创新方法，如基于红外成像和电视传感器等智能分析技术，让分析和控制更精细化；以及中子活化分析、激光诱导击穿光谱、氧化亚氮化学发光法等高端技术，可以对煤样进行更深入地粒度、温度、压力等多样化的分析。
近红外光谱技术在煤质分析中的应用及展望
197中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.03 （上）近红外光谱技术是一种快速、高效的检测分析技术，其主要是利用近红外光谱对物质基团吸收较强的特性，实现对物质化学和物理特征的定量和定性分析，具有在线检测、检测速度快、不消耗化学试剂、无污染、检测准确度高等优势，现已被广泛应用于煤质检测分析中，并为煤炭行业的良好发展提供了有效的保障作用，因此，探究近红外光谱技术在煤质分析中的应用具有重要的研究意义。
近红外光谱技术在煤质分析中的应用及展望冯利 （黑龙江省煤田地质测试研究中心，黑龙江 哈尔滨 150046）摘要：煤炭是我国最重要的化工能源之一，而煤炭的性能和用途主要是由煤质决定的，因此，准确分析煤质的组成、性质和结构对提高煤炭的使用效率和安全性具有重要的作用。
以往，检测人员对煤质的检测分析多采用三节炉法、空气干燥法、通氮干燥法、高温燃烧中和法、库仑法、艾氏卡法等方法进行，不仅检测操作繁杂、分析速度慢，且难以保证检测结果的准确率。
随着近红外光谱技术的出现和应用，其在煤质检测分析中发挥了良好应用价值。
本文主要简述了近红外光谱技术的概念，分析了近红外光谱技术在煤质分析中的应用现状，最后提出了几点关于近红外光谱技术在煤质分析中的应用展望。
关键词：近红外光谱技术；煤质分析；应用；展望中图分类号：TQ533 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）03（上）-0197-031 近红外光谱技术的概念近红外光谱技术是一种利用物质中基团（如N-H、C-H、S-H、O-H、C=C、C=O）对近红外光谱吸收较强的特性，再根据这些有机物质的近红外光谱信息，定性测量和分析其对应物理、化学特征的现代化检测分析技术，该项检测分析技术现已被广泛应用于食品、制药、石油化工生产等多个领域，具有良好的检测分析价值。
资源利用由“资源——产品——废物”的线性模式向“资源——产品——废物——再生资源”的循环模式转变，从而尽可能减少资源的消耗以及环境成本。
基于近红外光谱的无机煤性能分析改进
基于近红外光谱的无机煤性能分析改进近红外反射光谱（NIRS）是一种快速，便捷的分析工具。
最近几年它已成为在线煤质分析的首选。
有机分子具有比无机分子更强的吸收能力，因此分析诸如挥发性物质和固定碳等煤的有机性质比如灰分和硫分等煤的无机性质有更高的分析精度。
本文中使用了比以前的研究更好的算法（最小二乘支持向量机），并提出了通过利用有机性质挥发性物质及固定碳的分析结果以改善无机性质灰分和硫分的回归模型以提高分析精度。
四种类型的煤（即脂肪，焦化，瘦肉和贫瘦煤）在我们的实验进行了验证。
对于每种类型的煤建立单个模型和预测挥发物值，并与在建模过程中相关的PCA组分中加入基于近红外光谱的固定碳。
实验结果表明，我们提出的用近红外光谱分析有机属性的方法可以提高对无机性质约35％的分析精度。
1、概述近红外反射光谱（NIRS）是一种快速、流行的分析技术。
其优点包括节省时间，安全性和便利性。
由近红外光谱获得的信息主要来自引起分子的振动的泛频和组合频。
因此，近红外光谱对有机化合物如食品和生物燃料营养成分是非常合适的分析方法。
尽管大多数无机化合物到近红外波响应小，但是由于某些特定的材料的无机性质与有机性质高度相关，由此有可能用NIRS分析无机性质。
因而有机化合物的组成只能间接反映无机化合物组成。
目前有公开的研究使用近红外光谱分析在土壤水份、动物体和植物中的微量元素组成。
现有用近红外光谱分析无机性质以研究无机化合物的组合物的方法通常直接应用于化学计量学方法光谱以获得所需的回归结果。
同时利用近红外光谱来帮助那些有机无机性质属性密切相关的物质获得有机性的分析优势的新方法。
本文提出：有机化合物首先由NIRS 进行分析，然后将这些结果示于无机化合物的回归模型使用。
在本文中，煤炭被重点考虑。
以前的研究表明，近红外光谱可用于分析煤性能如灰分，硫（S），固定碳（FC）和挥发物（VM）。
由于近红外光谱具有在分析的有机化合物方面的优点，例如挥发物和固定碳等有机性能比无机性质如灰分和硫分更好预测。
煤质在线检测技术发展与应用研究
煤质在线检测技术发展与应用研究发布时间：2022-08-17T07:52:13.979Z 来源：《中国科技信息》2022年第4月第7期作者：唐晓玉[导读] 随着环境保护重视程度的不断增加，对使用的煤炭质量有更高要求，煤质检测需求量不断提升，煤质唐晓玉国电建投内蒙古能源有限公司内蒙古鄂尔多斯摘要：随着环境保护重视程度的不断增加，对使用的煤炭质量有更高要求，煤质检测需求量不断提升，煤质在线检测技术由于具备实时性强、检测流程简单等优点成为后续煤质检测的重要手段。
文中就对现阶段兴起的天然γ射线测量法、MXRA法（多能X射线吸收法）、NIR法（近红外光谱分析法）、XRF法（X射线荧光法）等技术发展以及现场应用情况进行阐述，以期为后续的煤质在线检测技术应用提供经验借鉴。
关键词：煤质；在线检测；发展分析；工业应用；检测方法1煤质在线检测技术发展分析微波法（无源）由于无放射源，因此现场应用过程中不涉及到放射源许可、管理等多方面问题，后期的应用成本更低。
现阶段常用的无源检测方法有天然γ射线测量法、MXRA法（多能X射线吸收法）、NIR法（近红外光谱分析法）、XRF法（X射线荧光法）等。
1.1天然γ射线测量法发展分析在煤岩体甚至地表土壤中均存在有一定的放射性元素，煤炭中放射性元素多集中在矿物中（灰分），而煤炭中的挥发分以及固定碳等有机质中一般不含有放射性元素。
因此，对于一定质量的煤炭而言，含有的灰分含量越高则放射性越大。
天然γ射线可表征灰分中放射性，因此采用相关仪器对原煤中天然γ射线进行测定即可掌握煤体中灰分含量。
1.2 MXRA法发展分析MXRA法通过电子轰击金属靶产生人工射线，利用煤中各元素对人工射线能量敏感性差异实现对煤体中Si、C、Al、Ca、FeS等元素成分进行分析。
通过增加能量区间范围可减少测量误差，具体MXRA法检测技术原理，如图1所示。
图1MXRA法检测技术原理该技术方法采用人工射线，现场无放射源，同时引入多能量人工射线可构建多远混合模型，从而降低煤体中高Z元素对灰分检测结果影响。
在煤质分析中的近红外光谱技术应用分析
在煤质分析中的近红外光谱技术应用分析摘要：煤炭具有广泛的用途，其质量的优劣会直接影响煤炭的使用情况，在实际生产、运输和使用阶段，均需要对各项指标进行检测。
本文主要论述了煤质分析中的近红外光谱技术具体应用，节省了大量检测费用，提高了工作效率，优化了操作程序，非常适合在煤质分析工作中大范围使用。
关键词：煤质分析；近红外光谱技术；应用引言：煤炭是一种深埋地下的固体可燃性矿物，并且储量丰富，是不可替代的能源之一，在漫长的形成过程中，因为所处环境条件的差异，导致煤炭质量参差不齐，因此，分析煤炭至关重要，需要对煤炭进行检测，深入分析煤炭的质量，用来确定煤炭的用途和售价。
1.近红外光谱技术在煤质分析中的应用现状该技术可以监测出煤炭中的全硫、水分、工业分析等重要指标。
水分属于煤质分析的主要指标，水分越多，煤炭的质量越差，创建光谱数据分析模型，将主成分作为输入神经元，得出水分检测结果。
硫元素会对环境造成破坏，在燃烧之后，会产生二氧化硫与三氧化硫等有害物质，需准确检测出煤炭中的硫元素含量，这项技术可以准确测算出煤炭中的有机质含量，相比于传统方法更具优势。
1.煤质分析中的近红外光谱技术具体应用1.水分检测若煤中含有过高的水分，则无用成分越多，对正常使用有着重要的影响，传统的检测方法具有检测时间长、重复性差的缺点。
搭建测定模型，建立回归方程，预测值与人工化验值的系数达到0.97，定制标准差为0.46，完全符合国际规定标准，并被广泛使用在实际生产中，另一种方法是组建BP神经网络模型，以预测水分[1]。
1.全硫检测硫是一种有害元素，无论炼焦、气化和燃烧都有害，有害物质进入到大气之中，会污染环境，和空气中的水蒸气融合变为硫酸蒸汽，随着雨水落到地面上，会出现腐蚀情况。
旧的测定方式有艾氏卡法、库伦法与燃烧中和法。
艾氏卡法的耗时较长，测试过程非常繁琐，同时，需要加入各种高危险试剂，反应过程较为复杂，会受到多种外界因素影响，而库伦法和燃烧法要用到很多的化学物质，会对环境产生较大的污染。
近红外光谱技术在煤质分析中的应用
近红外光谱技术在煤质分析中的应用作者：聂瑞霞来源：《今日自动化》2020年第07期[摘要 ]本文論述了在煤质分析技术中应用近红外光谱分析的状况，为合理地在煤质技术中便用近红外光谱分析提供了一定的见解。
[关键词]近红外光谱分析;煤质分析技术;应用[中图分类号]TQ533;O657.33 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）07–00–03[Abstract]This article discusses the application of near-infrared spectroscopy in coal quality analysis technology， and provides some insights for the rational use of near-infrared spectroscopy in coal quality analysis technology.[Keywords]near infrared spectroscopy analysis; coal quality analysis technology; application由于煤炭是我国最重要的化工能源之一，而煤炭的性能和用途主要是由煤质决定的，因此，准确分析煤质的组成、性质和结构对提高煤炭的应用能力非常必要。
对云煤质分析多采用三节炉法、空气干燥法、通氮干燥法、高温燃烧中和法、库仑法以及艾氏卡法等方法进行，不仅检测操作繁杂、分析速度慢，而且难以保证检测结果的准确率。
近红外线光谱是波长在780～2526 nm的电磁波。
其是一种效率较高的快速分析技术。
而且在20世纪90年代近红外光谱分析就开始进行应用。
近红外光谱分析根据LambertBee：定律，在一定的波长范围内，对特定的原子均有其对应的特征吸收，而且能利用原子浓度与吸光度的关系计算出相应原子的含量。
诸如C-H、O-H、N-H、S-H等吸收谱带对应含有的氢基团，其可对基频振动的倍频和组合频进行吸收。
论近红外光谱技术在煤质检测分析中的应用
论近红外光谱技术在煤质检测分析中的应用发布时间：2022-06-14T08:26:16.309Z 来源：《新型城镇化》2022年12期作者：朱金刚1 刘学良2 康皓月2[导读] 近红外光谱技术是一种快速、高效的检测分析技术，其主要是利用近红外光谱对物质基团吸收较强的特性，实现对物质化学和物理特征的定量和定性分析，具有在线检测、检测速度快、不消耗化学试剂、无污染、检测准确度高等优势，现已被广泛应用于煤质检测分析中，并为煤炭行业的良好发展提供了有效的保障作用，因此，探究近红外光谱技术在煤质分析中的应用具有重要的研究意义。
本文就此展开了论述，以供参阅。
朱金刚1 刘学良2 康皓月21新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所新疆乌鲁木齐 8300002新疆工程学院新疆乌鲁木齐 830023摘要：近红外光谱技术是一种快速、高效的检测分析技术，其主要是利用近红外光谱对物质基团吸收较强的特性，实现对物质化学和物理特征的定量和定性分析，具有在线检测、检测速度快、不消耗化学试剂、无污染、检测准确度高等优势，现已被广泛应用于煤质检测分析中，并为煤炭行业的良好发展提供了有效的保障作用，因此，探究近红外光谱技术在煤质分析中的应用具有重要的研究意义。
本文就此展开了论述，以供参阅。
关键词：近红外光谱技术；煤质检测；应用引言煤炭是化石能源中十分重要的一种，是动力燃料、炼焦以及在炼钢方面的重要原材料，煤质的好坏直接决定了煤炭的具体用途。
煤炭的形成过程是复杂的生物化学过程以及物理化学变化长期形成的一种可燃性的矿物质。
因为所处的环境有一定的差异，煤炭形成之后会出现质量良莠不齐的现象。
我国的煤炭资源十分丰富，随着科学技术以及经济的快速发展，煤炭汽化的技术也在不断的完善，并且得到了较为广泛的应用，煤炭的使用是人们生活中所必须的能源之一，因此煤炭质量的好坏对它的实际使用显现出十分重要的地位。
1近红外光谱技术在煤质检测分析中的应用1.1水分检测水分和挥发分是煤质分析的重要指标。
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近红外光谱分析技术在入炉煤煤质
在线检测中的应用
一．煤质分析的意义：
煤炭在我国占一次能源消费的68％，大部分用于发电或燃煤锅炉，在热电厂的成本核算中，燃料消耗占到成本的70％左右。
充分了解当前燃煤质量，可以有效的提高锅炉燃烧效率、提升企业经济效益，同时还可以减少炉受热面结焦、积灰等情况，极大的提高锅炉运行的安全性。
二．煤质分析现状：
国内企业目前多采用传统的煤质分析方法，主要测定灰分、水分、发热量等指标，分析精度高，但检测周期长，严重滞后于当前生产，只能进行抽检，不能实时指导生产。
国内还有少量企业使用γ射线来分析煤质，实时性较好，但由于采用辐射源，给工作人员和企业带来了很大的安全隐患，并且价格昂贵，增大了企业的成本负担。
国外相关企业普遍采用近红外光谱技术来分析煤质，实时性好、精确度高、无安全隐患、成本适中。
三．近红外光谱技术检测煤质：
1.近红外光谱的原理：
近红外波长范围为780～2526nm，当近红外光照射到对于含氢基团X—H(X=C、N、O)的物质上时，组成物质的化学键就会吸收一定波长的特征波，吸光度与成分的含量大小有关，而煤炭中燃烧成分主要是含氢基团，正适用于近红外技术。
2.建立近红外模型：
近红外技术是二次测量方法，通过取样，测量样品的近红外光谱、并用
传统分析方法得到该样品的灰分、发热量、水分等含量，通过算法建立光谱与成分和含量之间的联系（模型）。
3.在线实时测量：
近红外仪器安装在入炉煤传送皮带上方，采集皮带上当前煤炭的近红外光谱，通过近红外模型，使用化学计量学方法分析光谱，即可获得该煤炭的灰分、发热量、水分等含量信息。
4.技术特点：
●分析速度快，分析效率高：不到1分钟就可以采集一次光谱，并同时得到
多个组分的性质和含量数据。
●安装方便：采用非接触的方式进行检测，可以根据生产线的工况采用俯
视、仰视、侧视等方式进行安装。
比如安装在入炉煤传送皮带上方。
●适应复杂环境：仪器具有防尘、防水、防暴等多种特点。
●运行成本低：近红外仪器自动化程度非常高，日常运行中基本不需要维
护人员，没有消耗品，不产生运行费用。
●样品不需要预处理，不需要使用化学试剂，不会产生化学、生物或电磁
污染。
●安全性：近红外仪器使用的是近红外光，没有高温、高压、辐射、易燃
品等构件，保证人员、设备和生产环境的安全。