基于可见光辐射的垃圾焚烧炉火焰温度检测与燃烧诊断

发布时间：2017-08-23 18:29

  本文关键词：基于可见光辐射的垃圾焚烧炉火焰温度检测与燃烧诊断

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【摘要】：垃圾焚烧发电技术因其无害化、资源化等优点越来越多的被应用到城市垃圾的处理中。但由于我国垃圾焚烧发电技术研究起步较晚,加之我国城市垃圾成分复杂、含水率较高、热值波动大,焚烧炉在运行过程中经常出现积灰、腐蚀和污染物排放超标等问题。因而,实时可靠地掌握火焰燃烧情况对焚烧炉的安全运行有十分重要的意义。火焰温度是反映炉内燃烧状态的一个重要参数,采用基于可见光辐射信息的火焰温度测量可以获得大量与火焰温度及辐射特性参数相关的信息,然后利用特定算法将这些信息整合可以算得火焰表面温度和发射率分布,从而有助于了解炉内的燃烧状况。论文以保利协鑫(徐州)再生能源发电有限公司一号焚烧炉为研究对象,采用基于可见光信息的辐射强度法,设计了一套火焰图像在线检测系统。系统利用彩色CCD摄像器件在350~760nm可见光波长范围内有较好的光电转换性的特点,获取焚烧炉内火焰图像,通过标定实验将其转化为辐射强度图像,最后利用双色法完成火焰温度计算。现场实验结果表明,该系统可准确实现由火焰图像到火焰温度的实时转化。灰体假设是双色法温度计算的前提,在对该焚烧炉内火焰光谱的分析过程中得,其炉内火焰在可见光波段内有两条明显的特征谱线,分别为589nm的钠和769nm的钾的特征谱线,并且炉内火焰在500nm~790nm波段内发射率变化较大,不满足灰体假设,不能直接利用双色法进行温度计算;论文依据烟黑模型计算得到的彩色CCD摄像器件红、绿两基色通道的中心响应波长(610nm、530nm)处的发射率,对双色法进行了适当修正,使其满足焚烧炉火焰图像处理的要求。在完成了对由火焰图像转化为温度图像从而实现对炉膛火焰温度的实时检测后,论文最后部分对焚烧炉进行了燃烧的相关分析。燃烧分析表明,额定负荷下,当火焰温度降至950℃左右时需及时进料以防止炉膛熄火,保证燃烧的稳定进行;烟气中SO2、NOx的生成量随着燃烧火焰温度的升高而不断升高,而HCl的生成量则随着火焰温度的升高而降低,因而可通过综合三者的生成量变化寻求污染物排放量最低时所对应的最佳火焰温度;光谱分析中发现火焰中存在碱金属,易造成焚烧炉运行过程中出现燃烧沉积现象,通过对火焰温度的控制,可以有效降低燃烧沉积。
【关键词】：可见光辐射 垃圾焚烧炉 火焰温度 燃烧诊断
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ038;TP391.41;TK175
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-25
• 1.1 背景与意义17-19
• 1.2 垃圾焚烧炉内燃烧诊断的国内外研究现状19-22
• 1.3 本文研究内容与方法22-24
• 1.4 本章小结24-25
• 2 基于可见光辐射的火焰温度检测方法25-34
• 2.1 热辐射相关的基本概念25-26
• 2.2 基于可见光辐射的测温技术原理26-28
• 2.3 CCD成像28-31
• 2.4 图像处理31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 标定实验34-48
• 3.1 黑体炉简介34-35
• 3.2 光谱检测系统标定35-40
• 3.3 火焰探测器标定40-46
• 3.4 标定误差计算46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 垃圾焚烧炉内光谱分析48-58
• 4.1 垃圾焚烧炉简介48-50
• 4.2 垃圾焚烧炉内光谱检测50-55
• 4.3 基于烟黑模型的发射率分布计算55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 垃圾焚烧炉内火焰温度检测与燃烧诊断58-72
• 5.1 火焰图像在线检测系统设计58-61
• 5.2 火焰检测61-64
• 5.3 燃烧诊断分析64-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 主要结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-79
• 作者简历79-81
• 学位论文数据集81

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本文编号：726604