燃煤锅炉火焰温度及辐射率图像实验研究

【摘要】：大型电站锅炉内煤粉的燃烧是一个发生在大空间范围、不断脉动的、具有明显三维特征的物理化学过程,因此燃烧工况的监测对于锅炉安全、经济、洁净运行具有重要的意义。而炉膛火焰温度及辐射率的测量则是燃烧领域一个复杂但很重要的问题,它是燃烧理论和燃烧技术发展的重要基础之一。近年来,国内外对于炉膛火焰温度场可视化技术进行了广泛和深入的研究,光学技术、声学技术和图像处理技术纷纷应用到火焰温度场的可视化研究中。 本文基于Wien辐射定律和图像处理技术对彩色火焰图像进行标定,可获得红(R)、绿(G)、蓝(B)代表性波长下的单色辐射温度分布图像。在灰性假设条件下,还可获得火焰的温度和辐射率分布图像。试验标明,采用较小的R/B增益比可增加图像探测器能够检测的火焰温度范围;在较高温度(大于1200℃)条件下,实际上只有红色和绿色分量可被利用。标定结果同时表明,CCD摄像头的白平衡设置对双色法测温影响很大,因此在实际应用过程中应当选择合适的白平衡。 在一台300MW W型燃烧锅炉上进行了试验,通过火焰探测器拍摄了锅炉同一壁面不同高度处的火焰图像,并给出了相应的温度和辐射率图像。试验结果可以反映出炉膛内火焰温度和辐射率的分布水平,与炉膛内火焰的实际燃烧情况比较相符。 炉膛火焰温度及辐射率图像的研究作为火焰温度场可视化技术的基础,它对提高温度场测量的精度具有重要的意义。同时,火焰温度及辐射率图像也可作为一种监测手段,便于机组运行人员更好地进行燃烧调整和事故分析,从而提高机组的安全性和经济性。