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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1、硕士学位论文基于可见光辐射的垃圾焚烧炉火焰温度检测与燃烧诊断CombustionDiagnosticsandMeasurementofFlameTemperatureinMSWIncineratorBasedonVisibleRadiation作者：薛祯祯导师：袁隆基副教授中国矿业大学二○一六年四月中图分类号学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于可见光辐射的垃圾焚烧炉火焰温度检测与燃烧诊断CombustionDiagnosticsandMeasurementofFlameTemperatureinMSWIncineratorBasedonVisibleRadi

2、ation作者薛祯祯导师袁隆基申请学位工学硕士培养单位电力工程学院学科专业热能工程研究方向燃烧诊断答辩委员会主席评阅人二○一六年四月论文审阅认定书Thesisapprovalidentification研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢感谢我的指导老师袁隆基副教授。本论文的实验、文字撰写等细节的完成都离不开导师的悉心指导。研究生三年的学习过程中，不管是学习还是生活

3、方面，袁老师都给予了我如父如友般的温暖，能够遇到这样的导师是我最大的幸运。在科研上，导师缜密的思维、超强的实践能力和对问题深入浅出的分析能力，都使我在耳濡目染中受益匪浅。在此，仅以淡弱的笔墨，表达学生对导师的敬爱之情和深深谢意。感谢导师在我的研究生生活中，给予的无私关怀和指导。学生唯有在今后的工作中不断进取，发扬导师的治学精神，以图报之！感谢闫伟杰老师在实验和图像采集过程中不厌其烦的指导和帮助，在我对该课题缺乏认知基础的条件下能够细心的教导我，及时给予鼓励和帮助，如果没有您的帮助，本论文不会如此顺利的得以完成。感谢实验室里师弟师妹们在论文完成过程中对我的鼓励，没有他们的无私支持与帮

4、助，仅凭一己之力，实在无法坚持并完成下去。值论文成文之际，向他们表示深深的谢意。感谢我的父母在论文撰写期间给予的精神支持和鼓励，感谢在我二十几年求学路上的理解和陪伴。感谢本文所引用文献资料的作者，他们辛勤的工作和对科技事业默默贡献给我的工作提供了良好的铺垫和基础。最后，借此机会，衷心感谢在百忙中抽出宝贵时间对本文进行评阅的专家、学者！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

5、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

6、，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

7、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。本论文有图40幅，表8个，参考文献89篇。关键词：可见光辐射；