[发明专利]基于化学发光的NOx排放预测方法

权利要求书

1.基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，包括：

第一步，搭建第一测试装置；

第一测试装置包括供气系统、燃烧器、Edmund 65198滤光片和ICCD相机，供气系统为燃烧器提供碳氢化合物-空气预混气体，碳氢化合物-空气预混气体在燃烧器的炉盘上由火花塞引燃；ICCD相机设置在燃烧器的炉盘一侧，且在ICCD相机的镜头前加装所述Edmund65198滤光片，ICCD相机透过Edmund 65198滤光片对碳氢化合物-空气预混气体燃烧生成的火焰进行拍摄，得到碳氢化合物-空气燃烧时产生的CH*化学发光图像；

第二步，利用第一测试装置，由火花塞点火引燃碳氢化合物-空气预混气体，控制ICCD相机对碳氢化合物-空气预混气体燃烧生成的n组工况下的火焰进行拍摄，每组工况得到m幅CH*化学发光图像，基于每组工况得到的CH*化学发光图像得到每组工况对应的CH*化学发光总强度，即n个CH*化学发光总强度，其中基于每组工况得到的CH*化学发光图像得到每组工况对应的CH*化学发光总强度，方法如下：

在Matlab软件中，利用mean函数对每组工况对应的m幅CH*化学发光图像分别进行平均，得到平均的CH*化学发光图像；

再利用iradon函数，对平均的CH*化学发光图像进行逆变换，转化为CH*化学发光图像的径向分布；

最后，利用sum函数，对CH*化学发光图像的径向分布逐像素进行相加，即得到n个CH*化学发光总强度；

第三步，在第一测试装置的基础上搭建第二测试装置，在第一测试装置中的燃烧器上加装燃烧筒，使得火花塞点火引燃碳氢化合物-空气预混气体产生的火焰在燃烧筒内燃烧，燃烧筒的出口处安装有烟气分析仪，通过烟气分析仪对燃烧筒内燃烧所产生尾气中的NOx数据进行测量；

第四步，利用第二测试装置，由火花塞点火引燃碳氢化合物-空气预混气体，采用与第二步相同的n组工况，控制烟气分析仪对尾气中的NOx数据进行测量，将测量得到的n组工况各自对应的NOx数据统一转化为n个15%氧气条件下NOx的摩尔分数；

第五步，将第四步得到的n个15%氧气条件下NOx的摩尔分数与第二步得到的n个CH*化学发光总强度进行线性拟合，得到基于CH*化学发光的NOx排放量的预测公式，实现对NOx排放的预测。

2.根据权利要求1所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，第一测试装置还包括计算机，计算机与ICCD相机连接，控制ICCD相机对碳氢化合物-空气预混气体燃烧生成的火焰进行拍摄。

3.根据权利要求2所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，第二测试装置中计算机与烟气分析仪连接，控制烟气分析仪对燃烧筒内燃烧所产生尾气中的NOx数据进行测量。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，碳氢化合物-空气预混气体为甲烷-空气预混气体。

5.根据权利要求4所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，第一测试装置中的Edmund 65198滤光片为中心波长为430 nm的Edmund 65198滤光片。

6.根据权利要求5所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，所述燃烧器为旋流预混双级燃烧器。

7.根据权利要求4所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，烟气分析仪采用德图350烟气分析仪。

8.根据权利要求1所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，第四步中利用下式将测量得到的n组NOx数据统一转化为n个15%氧气条件下NOx的摩尔分数：

其中，和分别是通过烟气分析仪测量得到的NO_x和O₂的摩尔分数，是15%氧气条件下NOx的摩尔分数。

9.根据权利要求1所述的基于化学发光的NOx排放预测方法，其特征在于，第五步中对15%氧气条件下NOx的摩尔分数与CH*化学发光总强度通过Matlab的曲线拟合工具箱进行线性拟合，拟合函数选择polynomial函数，多项式次数选择1，得到基于CH*化学发光的NOx排放量的预测公式为：，其中为第二步得到的CH*化学发光总强度，为基于CH*化学发光的NOx排放量的预测值；

拟合的判定系数R²越接近1，代表拟合优度越高，其计算公式为：

其中，为n个15%氧气条件下NOx的摩尔分数的平均值。