光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究.pdf

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第
卷第
期土热埋报
程物字
,

年
月
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光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究
蔡小舒罗武德

上海理工大学动力工程学院, 上海
。
摘要利用由
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
,

电站锅炉的煤粉火焰从
至
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
关键词煤粉火焰
温度
黑度
光谱测量
一一一
中图分类号
文献标识码
文章编号
目叮台
煤粉火焰的辐射特性与火焰的温度及黑度有着密切的关系, 因为火焰中不同成分的
辐射能力及作用各不相同。如能测出火焰的辐射光谱, 不仅可测出火焰的温度和黑度,
。,
还可为燃烧诊断提供许多信息虽然在实验室里研究火焰的辐射特性已进行了不少,
但对电站锅炉的煤粉火焰辐射特性研究还很少。为此我们开发了由计算机控制微型光纤
光谱仪组成的锅炉火焰光谱测量装置, 以研究锅炉火焰的辐射特性以及根据火焰辐射特
性测量火焰温度和黑度的方法。
火焰光谱测量装置
,
测量火焰光谱的装置系统简图见图
其中最重要的是有
个像素的
线阵
, 。
光纤光谱仪它可以测量从
到
范围的光谱信号火焰的辐射光经探头中的聚
光透镜会聚后投射到一根直径很小的石英光纤上, 光纤将火焰辐射信号传送到光谱仪。
, ,
在那里光辐射信号经
阵列转化为电信号得到辐射光谱再经模
数转化后输入
计算机进行处理。探头内的聚光透镜与光纤
,
之间的距离可以调节以调整探头的测量距
离和范围, 使得即使火焰跳动也不致跑出探
。,
头的测量范围探头用一金属套管保护光
纤外部用金属软管套住, 以保护光纤并减少
其受热。压缩空气的作用是保护透镜不被煤
粉等污染以及冷却透镜和光纤。
由于
元件对于不同波长入射光谱图
火焰辐射光谱测量分析装置
的响应特性不同, 为使测量系统输出的光谱火焰
透镜
探头
光纤
压缩空气
曲线能正确反映辐射源各波段辐射强度之间
光纤光谱仪
计算机
转换
的相对关系, 事先用黑体炉作为理想辐射源
收稿日期
一
一
修订日期
压

基金项目上海市高等学校科学技术发展基金资助项目
的

一, , , , , 、、、
作者筒介蔡小舒
男浙江杭州人教授博士主要从事两相流颗粒燃烧污染排放等测量技
。
术和热力发电厂系统等研究
工程热物理学报
卷
对光谱仪的响应进行了标定。

电站锅炉煤粉火焰的辐射光谱
,
利用此测量装置我们在
电站锅炉上测量了多种工况下煤粉火焰的辐射光
谱。测量装置在锅炉上的安装位置如图
所示。图
是测得的煤粉火焰几种工况的辐射
。、、、、
光谱图中曲线
分别为煤粉燃烧器
负荷时的辐射光谱曲
、、