危险废弃物热解焚烧炉内温度场分布非接触测量方法

摘要

本发明公开了一种危险废弃物热解焚烧炉内温度场分布非接触测量方法。它是利用焚烧炉内高温烟气的红外热辐射特性，首先对焚烧系统进行三维网格划分建立辐射投影方程，然后通过在不同位置安装红外辐射能传感器得到红外辐射投影图像，并从红外辐射能图像中提取不同波长下的辐射投影值，最后结合焚烧系统内三维温度分布的重建算法，计算危废焚烧系统中回转窑和二燃室内温度的分布数据。本发明提出的基于红外辐射能图像的温度场分布重建方法，是一种非接触式在线温度测量方法。它以危废焚烧系统内高温烟气的红外辐射传递特性为基础，通过采集的红外辐射能图像，在线重建焚烧系统内温度的三维分布。

主权项

1.一种危险废弃物热解焚烧炉内温度场分布的非接触测量方法，其特征在于包括如下步骤：1)在回转窑(1)的头部(3)、回转窑(1)的尾部(4)和二燃室(2)的顶部(5)安装红外辐射能传感器，传感器响应波长范围1～7μm，以非接触方式获取红外辐射能图像；2)根据回转窑和二燃室结构尺寸进行X，Y，Z三个方向的网格划分，对所有网格进行编号为1…N；3)对传感器视场角内每条投影射线进行编号为1…M，并采用光线跟踪算法计算每条投影射线在每个网格内的穿越距离，建立如下的系数矩阵：其中Δs_i，k为第i条投影射线穿越第k个网格的距离；4)从红外辐射能传感器输出的红外辐射能图像中按照编号提取每条射线在两个不同红外波长λ₁，λ₂下的辐射能投影值，并构造向量：$G_{{\lambda }_1}={\left[\begin{array}{ccccc}{g}_{{\lambda }_1,1}& ···& g_{{\lambda }_1,i}& ···& g_{{\lambda }_1,M}\end{array}\right]}^T$和$G_{{\lambda }_2}={\left[\begin{array}{ccccc}{g}_{{\lambda }_2,1}& ···& g_{{\lambda }_2,i}& ···& g_{{\lambda }_2,M}\end{array}\right]}^T,$和为第i个条射线在波长λ₁和λ₂处的辐射投影强度；5)采用滤波反投影或正则化重建算法，求解如下的辐射投影方程，得到每个网格内两个波长下的红外发射辐射强度：G＝H·S式中：$G_{{\lambda }_1}={\left[\begin{array}{ccccc}{g}_{{\lambda }_1,1}& ···& g_{{\lambda }_1,i}& ···& g_{{\lambda }_1,M}\end{array}\right]}^T,$或者$G_{{\lambda }_2}={\left[\begin{array}{ccccc}{g}_{{\lambda }_2,1}& ···& g_{{\lambda }_2,i}& ···& g_{{\lambda }_2,M}\end{array}\right]}^T,$S为网格穿越距离系数矩阵，$H_{{\lambda }_1}={\left[\begin{array}{ccccc}{H}_{{\lambda }_1,1}& ···& H_{{\lambda }_1,k}& ···& H_{{\lambda }_1,N}\end{array}\right]}^T,$或者$H_{{\lambda }_2}={\left[\begin{array}{ccccc}{H}_{{\lambda }_2,1}& ···& H_{{\lambda }_2,k}& ···& H_{{\lambda }_2,N}\end{array}\right]}^T,$和为第k个网格内烟气在波长λ₁和λ₂处的发射辐射强度；6)根据每个网格内两个不同波长下的烟气发射辐射强度，采用如下的双波长温度计算公式得到系统各网格内的温度值：$T_k=\frac{0.014388(\frac{1}{{\lambda }_2}-\frac{1}{{\lambda }_1})}{\ln \frac{H_{{\lambda }_1,k}}{H_{{\lambda }_2,k}}-5\ln \frac{{\lambda }_2}{{\lambda }_1}}$式中T_k为第k个网格内的温度值；7)采用OpenGL三维图形可视化技术，在线显示回转窑(1)和二燃室(2)内的所有网格内的温度值。