煤粉燃烧火焰辐射光谱实验研究

针对煤粉燃烧辐射光谱问题,利用光纤光谱仪对煤粉平面火焰炉实验装置煤粉燃烧火焰辐射光谱进行了测量,详细分析了煤粉辐射光谱特征,并基于普朗克辐射传热定律,通过对光谱仪波长响应特性的标定,得到火焰绝对辐射强度随波长的分布情况,进而利用最小二乘法获得火焰温度与辐射率参数,由此提出基于煤粉燃烧火焰辐射光谱测量的火焰参数测量方法。利用该方法对不同燃烧条件下煤粉燃烧参数进行测量,开展了不同燃烧参数下煤粉火焰辐射光谱实验研究,研究结果表明：煤粉燃烧火焰辐射在200～1 100 nm波段具有较强且连续的光谱特征,基于普朗克辐射定律与最小二乘法可实现煤粉燃烧火焰温度与辐射率的测量;煤粉燃烧火焰辐射光谱在590,766,769和779 nm附近可见明显的Na和K等碱金属痕量元素原子光谱发射谱线,并且这些原子谱线的出现与火焰温度有关;随着煤粉浓度的提高,虽然燃烧温度变化不大,但由于火焰辐射率的增加,造成辐射光谱强度的大幅提升。这对锅炉煤粉燃烧优化具有重要参考价值。     

光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究

利用由ＣＣＤ线阵组成的微型光纤光谱仪研制了现场火焰光谱测量装置。通过测量３５０ＭＷ电站锅炉的煤粉火焰从 ５３３ｎｍ至１０５０ｎｍ波段的辐射光谱,发现煤粉火焰的辐射非常接近灰体辐射。根据这一特点,从维恩公式出发,利用最优化方法处理测得的火焰辐射光谱信号,得到了火焰的温度和黑度。     

固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究

固体火箭发动机羽流具有高温、高速与强辐射特征,羽流温度是发动机工作状态与性能的重要表征参数。准确测量固体火箭发动机羽流温度对了解发动机内部燃烧情况以及发动机综合性能具有重要的参考价值。随着激光与光谱学的发展,激光光谱技术逐步应用于固体推进剂燃烧及发动机羽流温度测量。辐射光谱测温法通过测量火焰辐射光谱来实现温度的非接触在线测量,具有测温范围宽、响应快及可靠性高等优点,可应用于固体火箭发动机羽流温度测量。在此提出了基于火焰辐射光谱的固体火箭发动机羽流温度测量方法,采用350～1 000 nm波段光纤光谱仪搭建了发动机羽流火焰辐射光谱测量系统,利用标准辐射黑体炉开展光谱仪响应系数标定,获得响应系数随波长的变化曲线,并以此用作羽流辐射光谱数据修正。之后将该测量系统应用于标准Φ118固体火箭发动机地面试验,开展典型12%铝质量含量推进剂发动机羽流辐射光谱实验测量,选取不同时刻羽流辐射光谱分析了发动机羽流辐射光谱特征,并利用双色法灰性判断原理对羽流火焰灰体特性进行讨论,验证在675～745 nm波段发动机羽流火焰辐射可近似认为灰体,该波段辐射率随波长变化最大相对偏差为4.01%,相对均方差为1.53%。因此,基于普朗克辐射定律开展辐射光谱拟合参数获得不同时刻羽流温度与辐射率参数,并讨论测量结果与发动机工作状态的关系。最后,开展12%,15%与19%铝质量含量的不同推进剂配方固体火箭发动机羽流辐射光谱测量,将辐射光谱法温度测量值与理论热力计算值进行比较,两者最大偏差值为5.40%,讨论了不同铝含量推进剂发动机羽流辐射光谱特征,并结合温度与辐射率测量结果,分析了固体推进剂铝含量对辐射光谱、羽流温度及辐射率的影响。通过固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究,为固体火箭发动机性能评估及推进剂配方优化等研究提供了有效的羽流参数测量手段。分析获得的推进剂铝含量对发动机羽流辐射光谱、温度及辐射率参数的影响,为降低固体发动机羽流特征信号提供了重要的实验数据支撑。     

固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究（英文）

固体火箭发动机羽流具有高温、高速与强辐射特征,羽流温度是发动机工作状态与性能的重要表征参数。准确测量固体火箭发动机羽流温度对了解发动机内部燃烧情况以及发动机综合性能具有重要的参考价值。随着激光与光谱学的发展,激光光谱技术逐步应用于固体推进剂燃烧及发动机羽流温度测量。辐射光谱测温法通过测量火焰辐射光谱来实现温度的非接触在线测量,具有测温范围宽、响应快及可靠性高等优点,可应用于固体火箭发动机羽流温度测量。在此提出了基于火焰辐射光谱的固体火箭发动机羽流温度测量方法,采用350～1 000 nm波段光纤光谱仪搭建了发动机羽流火焰辐射光谱测量系统,利用标准辐射黑体炉开展光谱仪响应系数标定,获得响应系数随波长的变化曲线,并以此用作羽流辐射光谱数据修正。之后将该测量系统应用于标准?118固体火箭发动机地面试验,开展典型12%铝质量含量推进剂发动机羽流辐射光谱实验测量,选取不同时刻羽流辐射光谱分析了发动机羽流辐射光谱特征,并利用双色法灰性判断原理对羽流火焰灰体特性进行讨论,验证在675～745 nm波段发动机羽流火焰辐射可近似认为灰体,该波段辐射率随波长变化最大相对偏差为4.01%,相对均方差为1.53%。因此,基于普朗克辐射定律开展辐射光谱拟合参数获得不同时刻羽流温度与辐射率参数,并讨论测量结果与发动机工作状态的关系。最后,开展12%, 15%与19%铝质量含量的不同推进剂配方固体火箭发动机羽流辐射光谱测量,将辐射光谱法温度测量值与理论热力计算值进行比较,两者最大偏差值为5.40%,讨论了不同铝含量推进剂发动机羽流辐射光谱特征,并结合温度与辐射率测量结果,分析了固体推进剂铝含量对辐射光谱、羽流温度及辐射率的影响。通过固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究,为固体火箭发动机性能评估及推进剂配方优化等研究提供了有效的羽流参数测量手段。分析获得的推进剂铝含量对发动机羽流辐射光谱、温度及辐射率参数的影响,为降低固体发动机羽流特征信号提供了重要的实验数据支撑。     

火焰特征辐射谱线测温方法实验研究

本文利用CCD光纤光谱仪,对不同燃烧状态下的煤粉火焰辐射光谱进行测量.发现通过辐射光谱法测量的火焰温度和使用热电偶测量的火焰温度存在一定的偏差.光谱法的温度较热电偶的温度高约60～160℃,沿火焰行程,热电偶和光谱法测量的火焰温度存在较大的特性差异,光谱法测得的火焰温度沿火焰行程基本不变.同时,光谱法火焰温度的高低受到煤质特性,空气湿度,燃烧过程中的散热条件等因素的影响.     

燃烧状态及煤粉粒径对火焰光谱的影响

本文利用CCD光纤光谱仪,对不同燃烧状态下的煤粉火焰光谱进行测量。发现通过光谱法测得的火焰温度和使用热电偶测得的火焰温度存在一定的偏差。光谱法的温度较热电偶的温度高100-700℃,燃烧条件变差时热电偶的温度下降,光谱法的温度升高,两者偏差增大,光谱法温度的波动范围增加。随着一次风煤粉浓度下降, K的发射谱线强度下降。相同燃烧条件下,煤粉细度提高使得光谱法测得的温度下降,温度波动加剧。     

原子发射双谱线法测火焰温度的实验研究

通过光谱仪测量火焰中K(766.5,769.9 nm)原子发射谱线的相对强度比来获得火焰温度。介绍了测量原理、测量方法、实验系统。在黑体炉炉膛达到热力学平衡状态下,进行原子发射双谱线法和热电偶测温的对比实验,结果两种方法所测温度相关性较好,实验证明了该方法的可行性。用该方法测量煤粉和木材的火焰温度,结果和实际相符合。     

准东煤射流火焰碱金属析出在线测量研究

基于Hencken燃烧器,采用光纤光谱仪,对携带流反应器煤粉射流火焰进行了温度和典型气相碱金属钠(Na)的在线测量研究。根据测量到的火焰辐射强度,使用双色法测温原理计算出测点温度,同时根据气相Na的光谱信号强度,表征Na的相对析出量。结果表明:煤粉射流的火焰温度和Na信号强度沿高度均先升高后下降,且Na析出最高点略高于火焰温度最高点;提高二次风温度和增加给粉速率后测得的Na信号强度均增大;掺烧西黑山煤后原准东煤Na的析出受到抑制。     

氧气顶炉口火焰温度多光谱分析

采用多波长分析方法测量氧气顶回转炉口火焰温度的研究。在该方法中,采用USB4000型光纤光谱仪测量火焰在可见光波长范围内的火焰辐射光谱,结合Levenberg-Marquardt最优化算法,得到火焰温度和单色辐射率变化规律。本文还提出了采用小波神经网络处理多光谱测温数据,该方法可以取消发射率与波长之间的假设模型,是一种获得目标真温及发射率行之有效的方法。网络中隐含层的神经元是由S函数和Morlet小波函数的乘积组合构成,在逼近火焰温度中具有良好的表现。     

660 MW超临界W火焰锅炉低负荷稳燃特性研究

“碳中和”、“碳达峰”的提出预示着未来煤电机组将在更低的负荷运行,用于燃烧无烟煤、贫煤等低挥发份煤种的W火焰锅炉低负荷运行时会出现燃烧稳定性问题。以某660 MW超临界W型火焰锅炉为对象开展了针对低负荷稳燃特性的研究,进行了100%、60%、55%、45%THA工况的试验研究与数值模拟解析,35%THA工况理论预报。结果表明由于炉膛温度降低、煤粉变细、煤粉浓度降低的综合影响,负荷对煤粉颗粒的着火距离影响不大;低负荷工况下投运两侧燃烧器、减少乏气风的射入量有利于提高燃烧稳定性;通过数值模拟可知35%THA工况无法保持炉内高温火焰稳定燃烧,模拟预报锅炉会熄火。     

1000 MW超超临界机组煤粉在线监测技术研究

超超临界机组锅炉煤粉管道和磨煤机的运行状况对电厂的安全经济运行有着重要的影响,但一直缺少有效的监测手段.基于光脉动法对煤粉浓度和细度进行了测试,并利用互相关原理测试了煤粉速度.研制了煤粉在线监测系统,对山东邹县发电厂1000 MW超超临界机组对冲燃烧锅炉48根煤粉管道内煤粉浓度、细度以及速度参数进行了在线测试.实验结果表明,研制的监测系统能够对上述参数进行实时准确测量,实现了对磨煤机的工作状态以及锅炉炉膛内火焰燃烧均衡状况的评估,从而为机组的安全稳定运行提供了重要依据.     

图象处理技术用于发光火焰温度分布测量的研究

一、前言 火焰温度的测量是一个难题,发光火焰温度分布的测量则更加困难。现有的各种测温方法都难以直接用来测量发光火焰的温度分布,故本文提出采用图象处理法测定发光火焰,特别是煤粉火焰的温度分布。火焰图象是工业燃烧宏观、整体过程的充分反映,也是控制燃烧的直接观察对象。通过对发光火焰图象信息的分析、处理和计算可获取其温度和温度分布,进而可求得反映燃烧状态的其他特征。     

用于煤粉燃烧诊断的火焰颜色计测方法

在使用ＣＩＥ１９３１标准色度学系统定义的色度坐标（ｘ，ｙ）对煤粉燃烧火焰的颜色进行定量试验研究的基础上，本文通过计算比较，提出了可用于锅炉燃烧诊断的煤粉火焰颜色色度坐标近似计算方法。     

关于煤粉火焰稳定性和煤粉预燃室及火焰稳定船的作用

沿用预混可燃气体的火焰稳定理论常不能正确地分析煤粉火焰的稳定问题,不宜于用来指导煤粉燃烧设备的设计和运行。本文着重分析了在中国电站煤粉锅炉中已广泛采用的煤粉预燃室和新型火焰稳定船式煤粉燃烧器中煤粉颗粒的运动和燃烧过程,认为在燃烧设备中组织好含煤粉的气流的运动,使能在燃烧室中形成局部的高煤粉浓度、高温和合适氧浓度的区域,成为稳定的煤粉着火有利区,是保持煤粉火焰稳定的原则。此煤粉火焰稳定原则可以阐明各种保持煤粉火焰稳定的技术措施,也有利于分析和开发新的煤粉燃烧技术。     

具有火焰稳定船的直流煤粉燃烧器内三维湍流流场的实验研究

一、引言 具有火焰稳定船的直流煤粉燃烧器是一种新型的高效低污染燃烧器,已成功地应用于电站煤粉锅炉上。实践表明,它不仅能降低锅炉的启动点火用油,使煤粉锅炉在低负荷下稳定燃烧,而且能减少NO_x的排放量。以往对该燃烧器的研究主要着重于工业应用,还未对其内部湍流流场进行全面地实验研究。     

F风下倾对W型炉内燃烧及NOx排放的影响

本文通过数值模拟和在实际锅炉上的试验,研究了310 MW Foster Wheeler技术w型火焰锅炉F层二次风下倾15°对炉内燃烧过程的影响.通过对模拟和试验的分析表明,F层二次风下倾后对炉内燃烧的影响主要表现在火焰行程延长,煤粉停留时间增加,还原区扩大,一次风与二次风的混合推迟等方面.试验和模拟结果都表明,F层二次风下倾后锅炉的火焰中心下降,飞灰含碳量降低,锅炉效率提高且NOx排放明显减少.     

对冲火焰中煤粉着火的实验研究

本文发展并建立了一套适用于研究煤粉穿越气相火焰面着火特性的对冲火焰实验系统,基于碰撞解聚原理研制了全新的微小载气量给粉系统。通过统计ICCD拍摄的煤粉着火图像,结合数值计算分析煤粉颗粒的沿程温度经历,发现穿越扩散火焰面时颗粒升温速率可达10~5 K/s,火焰面温度及煤粉停留时间是决定煤粉穿越火焰面后着火模式的主要因素。     

电厂煤粉在线实测研究

电厂煤粉管道中煤粉浓度和细度对锅炉燃烧、污染排放及安全运行有很大影响。本文介绍了作者用光脉动法在宝钢电厂直吹式制粉系统中对煤粉进行在线检测的结果。测量结果表明,不仅煤粉在煤粉管内截面上的分布是不均匀的,同一台磨煤机出来的各煤粉管内的煤粉浓度和细度也是不均匀的。受煤粉管弯头影响,煤粉流动存在脉动现象,在不同位置脉动的幅度变化很大。     

火焰温度测量

一、引 言 使用化学燃料的各类发动机、高温化工反应及冶炼过程、磁流体发电、等离子体切割、喷镀、挖隧道、模拟卫星返回大气和某些物理现象的研究,如激波、爆轰波等,均提出了火焰及高温气体的温度测量.传统的热电偶直接测量法,使用时受一些条件的限制,不能超过材料的熔点温度,干扰原有的物理场分布,给出的温度不是瞬时值.而光学方法测量火焰或高温气体温度没有这些缺点. 热辐射定律应用于火焰或高温气体,提供了光学方法测温的理论根据.不同情况下的火焰及高温气体的辐射能量分布[1]见图1.其中,线a是黑体的辐射能量分布,线b是煤粉火焰的辐…     

基于神经网络的电站锅炉入炉煤粉含碳量在线测量研究

电站锅炉燃烧的煤种来源不稳定,经常与设计煤种偏差较大,造成锅炉出力不足、燃烧效率下降以及结焦等问题出现,影响锅炉燃烧的经济性和安全性。针对锅炉燃烧煤种的不稳定性,提出了一种基于静电法在线测量入炉煤粉含碳量的方法,研究静电信号与煤粉含碳量之间的关系。对煤粉颗粒静电测量过程中的几个影响因素进行了试验分析,并采集了足够具有代表性的数据,在此基础上建立了锅炉一次风管中入炉煤粉含碳量的BP神经网络模型。结果表明,所建立的模型预测效果较好,能较好预测进入锅炉燃烧的煤种。