燃烧调整过程中炉内黑度检测实验研究.pdf

中国工程热物理学会 燃烧学 2006年学术年会 编号：064075 燃烧调整过程中炉内黑度检测实验研究 ‘ 杨超周怀春于鹏锋 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，武汉，430074 1 Tel：027-875424 7—8507。‘Email：hczhou@mail．hust．edu．ca 摘要论述了使用黑体炉作为标定工具，基于Wien定律和数字图像处理技术检测电站锅炉炉膛火焰 黑度的方法，并应用于某一双炉膛电站锅炉炉内燃烧过程的检测中。对不同负荷、层问燃料调整和总 风量调整等工况下的黑度检测结果进行了分析。 关键词火焰黑度黑体炉燃烧调整 1引言 对于大型电站锅炉炉内燃烧过程而言，辐射换热是最主要的换热形式，炉内介质的 辐射特性对于辐射换热的研究具有重要意义【1J。对于煤粉锅炉而言，需要考虑的介质分 为H20、C02等气体介质和弥散于其间的颗粒介质如烟黑、炭粒、飞灰等，而颗粒介质 的辐射能力远大于气体介质。对颗粒介质的辐射特性国内外学者做了大量的研究，例如 基于电磁理论测算出粒子的复折射率，再结合Mie理论计算得到粒子的吸收、发射和散 射特性12,31。上海理工大学蔡小舒教授利用微型光纤光谱仪基于光谱法测量煤粉火焰温度 和黑度14l。华中科技大学周怀春教授所在课题组提出使用CCD(电荷耦合器)摄像头拍 摄炉内燃烧火焰图像，结合黑体炉标定结果，在火焰具有灰体辐射特性的前提下基于双 色法获得火焰温度和黑度图像p扣J。 本文以一台双炉膛电站锅炉为研究对象，利用安装在炉本体上的多个彩色CCD火 焰探头实时拍摄炉内火焰图像，以参考文献【5】所述方法，在线进行炉内黑度检测，并对 不同负荷、层间燃料调整和总风量调整等工况下的检测结果进行了分析。 2黑度检测原理 描述物体发射能力的特性参数为辐射率，它等同于物体的辐射力E与同温度下黑体 辐射力Eb之比，又称为黑度。电站锅炉炉膛中发生的燃烧过程伴随着强烈的辐射能传 递过程。燃烧过程的温度测量一般基于Planck辐射定律。在煤粉燃烧火焰辐射的波长范 代： E()=s(A)争唧(-嘉) (1) 常数，s(旯)为火焰的光谱辐射率。采用彩色CCD摄像头拍摄火焰图像时，CCD靶面 1112 用来修JE红绿蓝三基色值R、G、B，得到在红绿蓝三基色波长下的单色辐射强度： 。 (2) E(r)=krR，E(以)=kgG，E(／Ib)=kbB 由(1)，(2)式可知单色波长下的火焰辐射率即黑度为(此处以红色波长4为例)：- 她M刚唔时务】 (3) ’ 而温度T由双色法求解可以得到： 一 其中R、G为红、绿三基色分量值，c譬=t／kg，由标定系数t、k得到· 由(1卜(4)式可以得到单色波长下的火焰黑度，虽然我们得到的火焰黑度不是火焰在 全波长范围内的辐射黑度，而是基于红、绿、蓝三基色的可见光范围内的辐射黑度，但 对于煤粉火焰为灰体辐射的假设条件下，所得到的结果