[實(shí)用新型]一種爐內(nèi)多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821991734.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN209182233U
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李源;杜學(xué)森;胡勝林;詹勝平;任利明;毛睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潤電能源科學(xué)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31;G01K11/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本實(shí)用新型涉及一種爐內(nèi)多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測(cè)量系統(tǒng)。其中，激光器發(fā)射m種第一激光；光開關(guān)將m種第一激光耦合成一路激光，并控制每一種激光按預(yù)設(shè)時(shí)序交替輸出；分光器將每一種激光都分為2np路激光；2np路激光穿過燃燒氣體，所述待測(cè)氣體中的每一組分吸收與其對(duì)應(yīng)的中心波長的第一激光；未被完全吸收的m種第一激光按時(shí)序穿過所述燃燒氣體，每種第一激光形成2np路第二激光；光電轉(zhuǎn)換器按時(shí)序?qū)⒌诙す膺M(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，每2np路第二激光形成2np個(gè)電信號(hào)；鎖相放大器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，按時(shí)序依次產(chǎn)生m×2np個(gè)二次諧波信號(hào)；上位機(jī)對(duì)依次產(chǎn)生的二次諧波信號(hào)進(jìn)行處理，以獲取多維燃燒氣體溫度和多組分濃度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氣體非接觸測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種爐內(nèi)多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鍋爐是火力發(fā)電廠中的能量輸出設(shè)備，爐內(nèi)涉及復(fù)雜的燃燒過程。爐內(nèi)燃燒參數(shù)的測(cè)量對(duì)研究燃燒機(jī)理、提高燃燒效率和控制污染物排放等具有積極意義。燃燒溫度和組分濃度是爐內(nèi)最基礎(chǔ)的燃燒參數(shù)。常規(guī)的熱電偶和煙氣分析儀等測(cè)量手段均為單點(diǎn)測(cè)量，但單點(diǎn)測(cè)量只能反映爐內(nèi)整體的燃燒狀況而無法反映爐內(nèi)局部的燃燒狀況。由于單點(diǎn)測(cè)量很難監(jiān)測(cè)爐內(nèi)火焰中心是否偏離，從而造成鍋爐效率下降、污染物排放增加、水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣嚴(yán)重等問題。此外，常規(guī)的熱電偶和煙氣分析儀等接觸式測(cè)量手段無法長期適應(yīng)于高溫、多塵和湍流的爐內(nèi)環(huán)境。

激光燃燒診斷技術(shù)是一種在線非接觸式測(cè)量手段，可以實(shí)現(xiàn)燃燒參數(shù)的快速無干擾測(cè)量。可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技術(shù)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、精度高、響應(yīng)快和適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的TDLAS技術(shù)是通過對(duì)待測(cè)區(qū)域內(nèi)某一組分沿光學(xué)路徑的積分吸收度進(jìn)行測(cè)量，從而反演出光學(xué)路徑上的平均溫度和組分濃度。由于實(shí)際爐膛為三維結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)火焰溫度和組分濃度分布差異較大，目前，基于TDLAS技術(shù)測(cè)量溫度和組分濃度主要還局限于實(shí)驗(yàn)室水平，尚未有關(guān)于在實(shí)際鍋爐上的應(yīng)用。且現(xiàn)有的TDLAS技術(shù)不能滿足對(duì)燃燒氣體溫度和多種組分濃度的同時(shí)在線測(cè)量。

因此，如何提供一種能夠同時(shí)在線三維測(cè)量鍋爐內(nèi)氣體溫度和組分濃度的方法或系統(tǒng)，就成了現(xiàn)有技術(shù)的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種爐內(nèi)多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測(cè)量方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有測(cè)量裝置不能測(cè)量燃燒氣體三維溫度和組份濃度的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型提供了一種爐內(nèi)多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測(cè)量系統(tǒng)，該爐內(nèi)多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測(cè)量系統(tǒng)包括上位機(jī)、激光器、光開關(guān)、分光器、光電轉(zhuǎn)換器和鎖相放大器；所述激光器和上位機(jī)電性連接，所述激光器發(fā)射m種第一激光，其中，1≤m≤M，M為待測(cè)氣體組分?jǐn)?shù)；所述m種第一激光的波段分別涵蓋待測(cè)氣體組分的分子吸收譜線范圍；所述光開關(guān)與激光器連接，所述光開關(guān)還和上位機(jī)電性連接，所述光開關(guān)將m種第一激光耦合成一路激光，并控制m種第一激光中每一種激光按預(yù)設(shè)時(shí)序交替輸出；所述分光器和光開關(guān)連接，所述分光器將按預(yù)設(shè)時(shí)序交替輸出的m種第一激光中的每一種激光都分為2np束激光，n和p都為正整數(shù)；2np束激光穿過燃燒氣體，2np束激光形成p層n×n的光路網(wǎng)格，所述待測(cè)氣體中的每一組分吸收與其對(duì)應(yīng)的中心波長的第一激光；未被完全吸收的m種第一激光按時(shí)序穿過所述燃燒氣體，每一種第一激光形成2np束第二激光；所述光電轉(zhuǎn)換器，其用于按時(shí)序?qū)種2np束第二激光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，每2np束第二激光形成2np個(gè)電信號(hào)；所述鎖相放大器和光電轉(zhuǎn)換器電性連接，所述鎖相放大器還和上位機(jī)電性連接，所述鎖相放大器對(duì)按時(shí)序依次形成的電信號(hào)進(jìn)行處理，按時(shí)序依次產(chǎn)生m×2np個(gè)二次諧波信號(hào)；所述上位機(jī)用于對(duì)依次產(chǎn)生的m×2np個(gè)二次諧波信號(hào)進(jìn)行處理，以獲取多維燃燒氣體溫度和多組分濃度。