工業(yè)燃燒高溫氣體紅外輻射光譜檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、工業(yè)高溫窯爐內(nèi)燃燒過程是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng)過程，通過對(duì)燃燒過程參數(shù)的精確檢測(cè)，結(jié)合科學(xué)地系統(tǒng)建模，可深入揭示燃燒過程機(jī)理，優(yōu)化控制系統(tǒng)，以期達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。被動(dòng)傅里葉變換紅外(FTIR)光譜遙測(cè)技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的一種綜合性探測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)燃燒過程和區(qū)域非接觸連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。本論文開展基于FTIR被動(dòng)遙測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)及其工業(yè)爐膛燃燒環(huán)境在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究。
　　論文研究了高溫氣體分子光譜特征和傅里葉變換紅外光譜測(cè)量數(shù)據(jù)處理方

2、法，針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)紅外輻射光譜被動(dòng)遙測(cè)面臨的問題，提出了一種改進(jìn)的基于零光程差干涉數(shù)據(jù)對(duì)齊與平均的光譜數(shù)據(jù)獲取算法，提高了光譜信噪比;通過采用復(fù)數(shù)窗函數(shù)與光譜數(shù)據(jù)卷積的光譜頻域切趾方法，降低了光譜旁瓣引起的光譜混疊;結(jié)合Spearman相關(guān)系數(shù)建立了光譜相關(guān)性模型，以疊加湍流的一氧化碳遙測(cè)實(shí)驗(yàn)為例，分析了采用不同數(shù)據(jù)處理方法的光譜信噪比、光譜相關(guān)性和濃度反演結(jié)果，表明研究的數(shù)據(jù)處理方法在受湍流噪聲干擾的在線檢測(cè)中優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法，減小

3、了計(jì)算量，提高了反演精度。
　　開展了基于紅外輻射光譜反演高溫氣體溫度的算法研究，根據(jù)譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)與溫度的關(guān)系，結(jié)合譜帶擬合法與雙譜線法，研究了一種基于紅外光譜雙譜線擬合對(duì)比的氣體溫度測(cè)量方法，建立了氣體溫度反演算法模型，搭建了傅立葉變換光譜儀高溫一氧化碳?xì)怏w測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展了高溫氣體溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，該方法能夠測(cè)量高溫氣體溫度。
　　研究了基于被動(dòng)遙測(cè)紅外輻射光譜反演高溫氣體濃度的相關(guān)理論，建立了工業(yè)高溫爐膛輻射光

4、譜、測(cè)量區(qū)域內(nèi)氣體透過率譜重建的算法模型;依據(jù)HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)建立了高溫參考譜模型，模擬分析了高溫氣體紅外輻射光譜特性;開展了高溫氣體測(cè)量實(shí)驗(yàn)，利用高溫氣體溫度反演結(jié)果對(duì)測(cè)量光譜進(jìn)行了溫度修正，獲得了不同溫度下氣體濃度。結(jié)果表明，修正算法提高了氣體濃度的反演精度，并對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)限進(jìn)行了研究，獲取了NECL的理論表達(dá)式，據(jù)此分析了檢測(cè)限隨探測(cè)環(huán)境溫度的變化規(guī)律。
　　開展了水泥煅燒窯爐和石化火炬燃燒高溫氣體被動(dòng)遙測(cè)實(shí)驗(yàn)，采用本文研