[發明專利]用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810551426.4
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108872102B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 閆偉杰;婁春;周懷春
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/17;G01K13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置和方法，該裝置包括：鏡桿，鏡桿的第一端開設有冷卻風出口，鏡桿的第二端開設有冷卻風入口；沿鏡桿的第一端至第二端順序設置的耐高溫透鏡、三個光學成像鏡片和窄波段三通道濾光片；相機保護殼，相機保護殼與鏡桿的第二端相接；彩色CCD相機，彩色CCD相機設置在相機保護殼之內，彩色CCD相機具有用于對彩色CCD相機進行供電的電源接口和用于進行數據和控制信號傳輸的網絡接口，其中，當鏡桿的第一端伸入鍋爐內時，鍋爐內火焰的輻射光依次經過耐高溫透鏡、三個光學成像鏡片和窄波段三通道濾光片進入彩色CCD相機的傳感器上，以生成三種不同波長的單色火焰圖像。

技術領域

本發明涉及鍋爐檢測技術領域，特別涉及一種用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置和一種測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的方法。

背景技術

新疆準東煤是近年來發現的重要煤炭資源，預計儲量達3900億噸，是國內目前已探明的最大整裝煤田。準東煤田具有開采成本低、煤反應性好、硫分含量低、容易燃盡等優勢。但另一方面，準東煤田為海洋沉積型，煤原生礦物中K、Na含量相對偏高，尤其Na的含量，研究表明灰分中Na的總體含量在2％以上，而且煤中Na以水溶型為主。水溶型Na在燃燒過程中極易進入氣相，氣相Na隨高溫煙氣流經鍋爐受熱面時容易發生凝聚，繼而引發結渣，影響鍋爐的安全經濟運行，嚴重制約了準東煤在電站鍋爐上的大規模利用。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的目的在于提出一種用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置和方法，裝置構造簡單，成本低，并且便于操作，通過該裝置和方法能夠實現鍋爐內二維氣相Na濃度場和二維溫度場的同時測量，為鍋爐的安全經濟運行提供重要的保障。

為達到上述目的，本發明提出了一種用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置，包括：鏡桿，所述鏡桿的第一端開設有冷卻風出口，所述鏡桿的第二端開設有冷卻風入口；沿所述鏡桿的第一端至第二端順序設置的耐高溫透鏡、三個光學成像鏡片和窄波段三通道濾光片；相機保護殼，所述相機保護殼與所述鏡桿的第二端相接；彩色CCD(ChargeCoupled Device，電荷耦合器件)相機，所述彩色CCD相機設置在所述相機保護殼之內，所述彩色CCD相機具有用于對所述彩色CCD相機進行供電的電源接口和用于進行數據和控制信號傳輸的網絡接口，其中，當所述鏡桿的第一端伸入所述鍋爐內時，所述鍋爐內火焰的輻射光依次經過所述耐高溫透鏡、所述三個光學成像鏡片和所述窄波段三通道濾光片進入所述彩色CCD相機的傳感器上，以生成三種不同波長的單色火焰圖像。

另外，根據本發明上述實施例提出的用于測量鍋爐二維氣相Na濃度場和溫度場的裝置還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的一個實施例，所述的窄波段三通道濾光片具有3個獨立的光學通道，3個光學通道的中心波長分別為460nm、520nm和589nm，3個光學通道半帶寬均為10nm，3個光學通道的峰值透過率均大于90％，3個光學通道的波長截止范圍均為400-780nm，3個光學通道的波長截止深度均小于0.5％。

根據本發明的一個實施例，所述彩色CCD相機為3CCD相機，具有三片CCD芯片。

進一步地，所述彩色CCD相機具備以下光譜響應特性：R、G、B三個通道的相對光譜效率分別在589nm、520nm和460nm處均超過相對光譜響應效率最大值的50％；相機G譜帶的光譜響應在589nm不超過最高響應值的15％；相機G譜帶在460nm處相對光譜響應小于1％，B譜帶在520nm處相對光譜響應小于1％。

進一步地，所述彩色CCD相機輸出RAW格式圖像，所述彩色CCD相機通過調整相機快門來保證所采集火焰圖像的高信噪比，所述彩色CCD相機基于千兆網通訊進行圖像數據傳輸和進行相機操作參數的調整。