[发明专利]基于化学发光的NOx排放预测方法

说明书

基于化学发光的NOx排放预测方法，先搭建由燃烧器、滤光片和ICCD相机构成的测试装置，在ICCD相机的镜头前加装CH*激发态粒子对应波段的滤波片，ICCD相机透过滤波片对碳氢化合物‑空气预混气体燃烧生成的火焰进行拍摄，得到CH*化学发光图像及CH*化学发光总强度。然后在燃烧器上加装燃烧筒，使得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，将测量得到的NOx数据统一转化为15%氧气条件下NOx的摩尔分数后与CH*化学发光总强度进行拟合，即可得到基于CH*化学发光的NOx排放预测公式，对NOx排放进行预测。

技术领域

本发明涉及燃烧污染物的测量领域，特别涉及一种基于化学发光的NOx排放预测方法。

背景技术

燃烧产生的污染物排放对环境的影响越来越大，日益受到人们的重视。以航空发动机为例，为了降低对环境的影响，国际民航组织（ICAO）的航空环境保护委员会（CAEP）从1986年开始制定了名为CAEP/1~CAEP/11的一系列排放标准，其中对NOx排放量的限制日趋严格，而对其他污染物的限制没有变化。这是由于NOx对环境的危害最大且日益突出，另外相较于其他污染物，其控制也最为困难。

在燃烧过程中，NOx排放主要受自由基浓度和燃烧温度两个因素影响。自由基提供产生NOx的必要反应物，而燃烧温度则控制生成NOx的反应速率，且温度越高，生成速率越快。而燃烧中的化学发光，来自于关键化学反应中产生的激发态自由基的辐射跃迁，与放热率息息相关。换言之，化学发光与自由基、燃烧温度直接关联，而自由基和燃烧温度又是NOx生成的决定性因素。因此，化学发光与NOx之间必然存在本质上的联系。

然而，目前还没有利用化学发光对NOx排放进行预测的相关方法公开，是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于化学发光的NOx排放预测方法。本发明利用化学发光对NOx排放进行预测，只需要相机及其配件即可完成，具有高效率、低成本、操作方便的显著优势。

为实现上述技术目的，本发明提出的技术方案为：

基于化学发光的NOx排放预测方法，包括以下步骤：

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CH*激发态粒子对应波段的滤波片，ICCD相机透过滤波片对碳氢化合物-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；

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。