[发明专利]一种同时测量煤粉颗粒温度和光谱辐射率的装置及方法

说明书

本发明公开的一种同时测量煤粉颗粒温度和光谱辐射率的装置及方法，属于煤粉燃烧技术领域。煤粉颗粒被煤粉颗粒固定装置固定在燃烧装置产生的高温气流中；第一电荷耦合相机和第二电荷耦合相机分别固定在煤粉颗粒两侧，第一短通滤镜固定在第一电荷耦合相机的镜头前，第二短通滤镜固定在第二电荷耦合相机的镜头前，第一短通滤镜和第二短通滤镜的中心波长不同；光谱仪探头正对煤粉颗粒设置，凸透镜设在光谱仪探头与煤粉颗粒之间；光谱仪探头与光谱仪连接，光谱仪、第一电荷耦合相机和第二电荷耦合相机均连接至计算机。本发明能够实现温度和辐射率的同时在线测量，提高现有温度测量方法的准确性。

技术领域

本发明属于煤粉燃烧技术领域，具体涉及一种同时测量煤粉颗粒温度和光谱辐射率的装置及方法。

背景技术

在煤粉燃烧过程中，对炉膛内部热力条件影响较大的参数是颗粒燃烧表面温度。由于煤粉颗粒较小，且颗粒内部存在温度梯度，因此，传统的接触式测温技术不能满足对其表面温度测量的需求。要实现煤粉颗粒表面温度的测量，则需要采用较为先进的非接触式光学测量技术。同时，颗粒温度与颗粒表面辐射率是相互关联的两个变量，两者相互耦合。一般，为了获得煤粉颗粒表面温度，现有的测量方法(如红外温度计、比色温度计等)会进行黑体或者灰体假设，将辐射率的影响排除，便于计算。但是，由于煤粉颗粒表面粗糙度、曲率等因素均有着较大的差异，与黑体或者灰体的差距较远，因此，辐射率的影响不可忽略。若将辐射率的影响忽略而获得颗粒温度必然与实际值有着较大的差异。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种同时测量煤粉颗粒温度和光谱辐射率的装置及方法，能够实现温度和辐射率的同时在线测量，提高现有温度测量方法的准确性。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种同时测量煤粉颗粒温度和光谱辐射率的装置，包括燃烧装置、煤粉颗粒固定装置、第一短通滤镜、第二短通滤镜、第一电荷耦合相机、第二电荷耦合相机、凸透镜、光谱仪探头、光谱仪和计算机；

煤粉颗粒被煤粉颗粒固定装置固定在燃烧装置产生的高温气流中；第一电荷耦合相机和第二电荷耦合相机分别固定在煤粉颗粒两侧，第一短通滤镜固定在第一电荷耦合相机的镜头前，第二短通滤镜固定在第二电荷耦合相机的镜头前，第一短通滤镜和第二短通滤镜的中心波长不同；光谱仪探头正对煤粉颗粒设置，凸透镜设在光谱仪探头与煤粉颗粒之间；光谱仪探头与光谱仪连接，光谱仪、第一电荷耦合相机和第二电荷耦合相机均连接至计算机。

优选地，燃烧装置包括燃烧室，燃烧室分别连接有燃料气进气管和氧化剂进气管，燃料气进气管和氧化剂进气管上均设有流量检测及控制装置，流量检测及控制装置与计算机连接。

优选地，煤粉颗粒固定装置包括支架，支架活动连接有滑动夹持架，滑动夹持架连接有连杆，连杆的另一端与煤粉颗粒连接。

优选地，煤粉颗粒的粒径为1～5mm。

优选地，煤粉颗粒、光谱仪探头、第一电荷耦合相机和第二电荷耦合相机位于同一平面。

进一步优选地，光谱仪探头、第一电荷耦合相机和第二电荷耦合相机相互间隔120°设置。

优选地，第一短通滤镜和第二短通滤镜波长的带宽≤10nm。

优选地，光谱仪探头和煤粉颗粒分别位于凸透镜两侧的2倍焦距处；光谱仪探头接收光线通道直径不大于煤粉颗粒的直径。

优选地，光谱仪扫描的波长分辨率≤0.5nm。

本发明公开的采用上述装置同时测量煤粉颗粒温度和光谱辐射率的方法，包括：