本發(fā)明涉及碳同位素富集，具體而言，涉及一種生物源碳同位素富集方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在能源生產(chǎn)和工業(yè)活動中，燃燒過程產(chǎn)生的廢氣含有大量的二氧化碳和其他氣體。這些廢氣中不僅包含碳元素，還包括固體顆粒物和雜質。隨著全球對氣候變化和環(huán)境保護的關注增加，精確測量和監(jiān)控碳排放，尤其是確定其中生物源碳的比例，變得愈發(fā)重要。生物源碳主要來自生物質燃料的燃燒，而化石燃料的燃燒則釋放了化石碳，后者是導致大氣中二氧化碳濃度增加的主要因素。

2、當前進行生物碳同位素檢測時，常采用低溫分餾分離出二氧化碳氣體，通過加速器質譜獲得碳同位素比例情況。因此低溫分餾的精度直接影響檢測結果，在分餾塔進行低溫分餾時常采用多次分餾以提高分餾效果。在多次分餾時涉及回流量的判斷，當前回流量的判斷常依靠工人經(jīng)驗判斷無法根據(jù)實際情況進行動態(tài)調整，缺乏反饋調節(jié)機制。由于易受人為影響從而造成檢測可靠性較低。

3、因此，有必要設計一種生物源碳同位素富集方法及系統(tǒng)用以解決當前技術中存在的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種生物源碳同位素富集方法及系統(tǒng)，旨在解決當前碳同位素富集技術中存在的富集過程缺乏反饋調節(jié)機制，富集效果差異性較大，造成檢測可靠性較低的問題。

2、一個方面，本發(fā)明提出了一種生物源碳同位素富集方法，包括：

3、對燃燒煙氣進行過濾，分離出固體待檢測樣本，并將過濾后的煙氣導入真空罐內(nèi)進行壓縮，將壓縮氣體通入分餾塔進行低溫分餾；

4、采集壓縮氣體量并確定氣體回流量，采集氣體一次富集量并與歷史數(shù)據(jù)進行比對，根據(jù)比對結果判斷是否對所述氣體回流量進行調整；

5、當判定對所述氣體回流量進行調整時，將所述壓縮氣體量、氣體一次富集量與所述歷史數(shù)據(jù)進行比對，根據(jù)相似度確定回流調整因子；當相似度高于相似度閾值時，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子；當相似度低于或等于相似度閾值時，通過聚類算法確定相近集合，根據(jù)所述相近集合以及實時環(huán)境數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子；

6、根據(jù)所述回流調整因子對所述氣體回流量進行調整，以調整后的氣體回流量完成低溫分餾，獲得氣體待檢測樣本；

7、將壓縮氣體量、氣體一次富集量以及回流調整因子進行存儲，并對所述固體待檢測樣本與氣體待檢測樣本進行碳元素檢測，確定生物源碳比例。

8、進一步的，采集壓縮氣體量并確定氣體回流量時，包括：

9、將壓縮氣體量與預先設定的第一預設氣體量和第二預設氣體量進行比對，所述第一預設氣體量小于第二預設氣體量，根據(jù)比對結果確定所述氣體回流量；

10、當所述壓縮氣體量小于或等于第一預設氣體量時，確定所述氣體回流量為第一預設氣體回流量；

11、當所述壓縮氣體量大于第一預設氣體量且小于或等于第二預設氣體量時，確定所述氣體回流量為第二預設氣體回流量；

12、當所述壓縮氣體量大于第二預設氣體量時，確定所述氣體回流量為第三預設氣體回流量；

13、其中，所述第一預設氣體回流量小于第二預設氣體回流量，所述第二預設氣體回流量小于第三預設氣體回流量。

14、進一步的，根據(jù)比對結果判斷是否對所述氣體回流量進行調整時，包括：

15、所述歷史數(shù)據(jù)中包括歷史合格數(shù)據(jù)均值、歷史一次富集量、歷史壓縮氣體量與歷史回流調整因子，并且所述歷史一次富集量、歷史回流調整因子與所述歷史壓縮氣體量相對應；

16、將所述氣體一次富集量與所述歷史數(shù)據(jù)中歷史合格數(shù)據(jù)均值進行比對，根據(jù)比對結果判斷是否對所述氣體回流量進行調整；

17、當所述氣體一次富集量小于所述歷史數(shù)據(jù)中歷史合格數(shù)據(jù)均值時，判定對所述氣體回流量進行調整；

18、當所述氣體一次富集量大于或等于所述歷史數(shù)據(jù)中歷史合格數(shù)據(jù)均值時，判定不對所述氣體回流量進行調整，按當前所述氣體回流量完成低溫分餾，獲得所述氣體待檢測樣本。

19、進一步的，根據(jù)相似度確定回流調整因子時，所述相似度通過下式計算獲得：

20、

21、其中，s表示相似度，y表示壓縮氣體量的標準化結果，y0表示歷史壓縮氣體量的標準化結果，f表示氣體一次富集量的標準化結果，f0表示歷史一次富集量的標準化結果，α、β表示權重系數(shù)，且α+β=1。

22、進一步的，根據(jù)相似度確定回流調整因子后，還包括：

23、將所述相似度與預先設定的相似度閾值進行比對，根據(jù)比對結果確定回流調整因子；

24、當所述歷史數(shù)據(jù)中存在相似度大于相似度閾值的數(shù)據(jù)時，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子；

25、當所述歷史數(shù)據(jù)中不存在相似度大于相似度閾值的數(shù)據(jù)時，根據(jù)所述相近集合以及實時環(huán)境數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子。

26、進一步的，當根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子時，包括：

27、當所述歷史數(shù)據(jù)中相似度大于相似度閾值的數(shù)據(jù)唯一時，將數(shù)據(jù)對應的歷史回流調整因子作為所述回流調整因子；

28、當所述歷史數(shù)據(jù)中相似度大于相似度閾值的數(shù)據(jù)不唯一時，將各數(shù)據(jù)對應的歷史回流調整因子的均值作為所述回流調整因子。

29、進一步的，根據(jù)所述相近集合以及實時環(huán)境數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子中，獲得所述相近集合時包括：

30、將壓縮氣體量、氣體一次富集量與所述歷史數(shù)據(jù)作為待聚合數(shù)據(jù)集；

31、提取所述待聚合數(shù)據(jù)集中每一數(shù)據(jù)對應的歷史回流調整因子；

32、確定期望簇數(shù)量k為2，并初始化高斯分布的參數(shù)；

33、計算所述待聚合數(shù)據(jù)集中每一數(shù)據(jù)屬于每個高斯分布的概率，獲得責任值；

34、根據(jù)所述責任值獲得與壓縮氣體量、氣體一次富集量對應的數(shù)據(jù)集，將所述數(shù)據(jù)集作為相近集合。

35、進一步的，根據(jù)所述相近集合以及實時環(huán)境數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子時，包括：

36、根據(jù)所述相近集合獲得相近集合中回流調整因子均值，采集實時溫度并將所述實時溫度與預先設定的第一預設溫度和第二預設溫度進行比對，所述第一預設溫度小于第二預設溫度，根據(jù)比對結果對所述回流調整因子均值進行調整，獲得所述回流調整因子；

37、當所述實時溫度小于或等于第一預設溫度時，確定第一調整系數(shù)對所述回流調整因子均值進行調整，獲得所述回流調整因子；

38、當所述實時溫度大于第一預設溫度且小于或等于第二預設溫度時，確定第二調整系數(shù)對所述回流調整因子均值進行調整，獲得所述回流調整因子；

39、當所述實時溫度大于第二預設溫度時，確定第三調整系數(shù)對所述回流調整因子均值進行調整，獲得所述回流調整因子；

40、其中，所述第一調整系數(shù)小于第二調整系數(shù)，所述第二調整系數(shù)小于第三調整系數(shù)。

41、進一步的，根據(jù)所述回流調整因子對所述氣體回流量進行調整時，包括：

42、所述氣體回流量與所述回流調整因子成正比關系。

43、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：對燃燒煙氣進行過濾，分離出固體雜質，有助于去除影響分析的顆粒物，使得后續(xù)的氣體處理更加專注于二氧化碳的分離和富集。通過精確控制氣體的回流量，在分餾塔中進行低溫分餾操作，實現(xiàn)動態(tài)調整減少了人為誤差，提高了分餾的穩(wěn)定性和準確性。多次分餾策略結合實時數(shù)據(jù)反饋，提高了富集效率。采集當前的壓縮氣體量和氣體一次富集量，并與歷史數(shù)據(jù)進行比對，通過相似度計算判斷是否需要調整氣體回流量，實現(xiàn)了基于實時數(shù)據(jù)的動態(tài)優(yōu)化。歷史數(shù)據(jù)的存儲和利用，有助于長期優(yōu)化操作參數(shù)，在新的操作條件下迅速找到合適的調整策略，提升了效率和可靠性。通過對c14、c13和c12的同位素比例進行分析，區(qū)分生物源碳和化石碳的比例。提升了檢測的全面性，有利于評估和監(jiān)控燃燒過程中碳排放的源頭。

44、另一方面，本技術還提供了一種生物源碳同位素富集系統(tǒng)，用于應用上述生物源碳同位素富集方法，包括：

45、過濾裝置，用于對燃燒煙氣進行過濾，分離出固體待檢測樣本；

46、真空罐，用于對過濾后的煙氣進行壓縮；

47、分餾塔，用于對壓縮后氣體進行低溫分餾；

48、控制裝置，包括采集單元、處理單元、調整單元和檢測單元；其中，

49、所述采集單元被配置為采集壓縮氣體量并確定氣體回流量，采集氣體一次富集量并與歷史數(shù)據(jù)進行比對，根據(jù)比對結果判斷是否對所述氣體回流量進行調整；

50、所述處理單元被配置為當判定對所述氣體回流量進行調整時，將所述壓縮氣體量、氣體一次富集量與所述歷史數(shù)據(jù)進行比對，根據(jù)相似度確定回流調整因子；當相似度高于相似度閾值時，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子；當相似度低于或等于相似度閾值時，通過聚類算法確定相近集合，根據(jù)所述相近集合以及實時環(huán)境數(shù)據(jù)確定所述回流調整因子；

51、調整單元被配置為根據(jù)所述回流調整因子對所述氣體回流量進行調整，以調整后的氣體回流量完成低溫分餾，獲得氣體待檢測樣本；

52、檢測單元被配置為將壓縮氣體量、氣體一次富集量以及回流調整因子進行存儲，并對所述固體待檢測樣本與氣體待檢測樣本進行碳元素檢測，確定生物源碳比例。

53、可以理解的是，上述生物源碳同位素富集方法集系統(tǒng)具備相同的有益效果，在此不再贅述。