[发明专利]高温环境气固两相流多参数测量装置和方法

说明书

本发明公开了一种高温环境气固两相流多参数测量装置和方法，包括用于采集辐射光信号的测量探针部(1)、用于分析所述辐射光信号的光谱特征的光谱探测部(2)和用于将所述光谱特征处理为相应参数的信号处理部(4)，在所述测量探针部(1)和所述光谱探测部(2)之间设置有用于将所述辐射光信号分为多束辐射光信号的分光透镜(23)，所述光谱探测部(2)包括多个光谱分析单元，以使各所述光谱分析单元一一对应地接收并分析各束所述辐射光信号的光谱特征。利用该高温环境气固两相流多参数测量装置和方法仅通过采集锅炉炉膛及高温烟道内辐射光信号就能够进行多参数的测量。

技术领域

本发明涉及热工测控技术领域，具体地涉及高温环境气固两相流多参数测量装置和方法。

背景技术

锅炉炉膛及高温烟道内颗粒温度、热辐射强度、颗粒浓度、烟气温度、三原子气体浓度等参数直接影响炉内辐射与对流换热，是锅炉热力计算的重要依据，是锅炉运行优化的重要参数。

锅炉炉膛及高温烟道内动力场的复杂性及高温两相流恶劣环境给测量带来困难，目前，各参数只能通过不同方法和装置进行单独采集，例如，锅炉炉膛及高温烟道颗粒浓度、三原子气体浓度主要依靠取样分析测量，颗粒温度依靠热电偶等接触式测温法，而热辐射强度则只能采用复杂的热辐射计测量，尚缺少能够同时测量上述各参数的测量装置和方法，尚无法为锅炉的设计、运行优化调整提供直接上述参数的数据支撑。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的目前尚缺少能够同时测量锅炉炉膛及高温烟道内各参数的装置和方法的问题，提供高温环境气固两相流多参数测量装置和方法，以实现仅通过采集锅炉炉膛及高温烟道内辐射光信号就能够进行多参数的测量。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种高温环境气固两相流多参数测量装置，包括用于采集辐射光信号的测量探针部、用于将所述辐射光信号处理为光谱信号的光谱探测部和用于根据预先建立的拟合目标模型将所述光谱信号处理为高温环境气固两相流参数的信号处理部，其中，所述高温环境气固两相流参数中至少包括颗粒辐射率参数、颗粒温度参数、颗粒辐射强度参数和颗粒浓度参数和三原子气体浓度参数。

优选地，在所述测量探针部和所述光谱探测部之间设置有用于将所述辐射光信号分为多束辐射光信号束的分光透镜，

所述光谱探测部包括多个光谱分析单元，以使各所述光谱分析单元一一对应地接收并处理各所述辐射光信号束，并将各所述辐射光信号束处理为多个不同波段的光谱信号。

优选地，所述光谱分析单元有两个且分别为可见波段光谱分析单元和近红外波段光谱分析单元。

优选地，所述光谱分析单元包括通过光纤连接的第二准直器和光谱分析元件，所述第二准直器用于接收所述分光透镜传递出的辐射光信号，所述光谱分析元件与信号处理部连接。

优选地，所述高温环境气固两相流多参数测量装置还包括第一准直器，所述测量探针部与所述第一准直器连接，以将辐射光信号输送给所述分光透镜。

本发明的另一个方面提供一种高温环境气固两相流多参数测量方法，所述测量方法包括：

采集高温目标区域的辐射光信号；

将所述辐射光信号转化为可见波段光谱信号；

根据所述可见波段光谱信号求解预先建立的拟合目标模型，得到所述高温环境气固两相流参数，其中，所述高温环境气固两相流参数中至少包括颗粒辐射率参数、颗粒温度参数和颗粒辐射强度参数。

优选地，在所述根据所述可见波段光谱信号求解预先建立的拟合目标模型之前，所述测量方法还包括：

基于普朗克定律建立辐射波长λ与辐射强度E_λ的关系等式；