工業(yè)燃燒高溫氣體紅外輻射光譜檢測技術研究.pdf

1、工業(yè)高溫窯爐內(nèi)燃燒過程是一個復雜的多相反應過程，通過對燃燒過程參數(shù)的精確檢測，結合科學地系統(tǒng)建模，可深入揭示燃燒過程機理，優(yōu)化控制系統(tǒng)，以期達到優(yōu)化燃燒的目的。被動傅里葉變換紅外(FTIR)光譜遙測技術是近年來迅速發(fā)展的一種綜合性探測技術，可實現(xiàn)對工業(yè)燃燒過程和區(qū)域非接觸連續(xù)在線監(jiān)測。本論文開展基于FTIR被動遙測等關鍵技術及其工業(yè)爐膛燃燒環(huán)境在線監(jiān)測應用研究。
　　論文研究了高溫氣體分子光譜特征和傅里葉變換紅外光譜測量數(shù)據(jù)處理方

2、法，針對工業(yè)現(xiàn)場紅外輻射光譜被動遙測面臨的問題，提出了一種改進的基于零光程差干涉數(shù)據(jù)對齊與平均的光譜數(shù)據(jù)獲取算法，提高了光譜信噪比;通過采用復數(shù)窗函數(shù)與光譜數(shù)據(jù)卷積的光譜頻域切趾方法，降低了光譜旁瓣引起的光譜混疊;結合Spearman相關系數(shù)建立了光譜相關性模型，以疊加湍流的一氧化碳遙測實驗為例，分析了采用不同數(shù)據(jù)處理方法的光譜信噪比、光譜相關性和濃度反演結果，表明研究的數(shù)據(jù)處理方法在受湍流噪聲干擾的在線檢測中優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法，減小

3、了計算量，提高了反演精度。
　　開展了基于紅外輻射光譜反演高溫氣體溫度的算法研究，根據(jù)譜線精細結構與溫度的關系，結合譜帶擬合法與雙譜線法，研究了一種基于紅外光譜雙譜線擬合對比的氣體溫度測量方法，建立了氣體溫度反演算法模型，搭建了傅立葉變換光譜儀高溫一氧化碳氣體測量實驗平臺，開展了高溫氣體溫度測量實驗。結果表明，該方法能夠測量高溫氣體溫度。
　　研究了基于被動遙測紅外輻射光譜反演高溫氣體濃度的相關理論，建立了工業(yè)高溫爐膛輻射光

4、譜、測量區(qū)域內(nèi)氣體透過率譜重建的算法模型;依據(jù)HITRAN數(shù)據(jù)庫建立了高溫參考譜模型，模擬分析了高溫氣體紅外輻射光譜特性;開展了高溫氣體測量實驗，利用高溫氣體溫度反演結果對測量光譜進行了溫度修正，獲得了不同溫度下氣體濃度。結果表明，修正算法提高了氣體濃度的反演精度，并對系統(tǒng)的檢測限進行了研究，獲取了NECL的理論表達式，據(jù)此分析了檢測限隨探測環(huán)境溫度的變化規(guī)律。
　　開展了水泥煅燒窯爐和石化火炬燃燒高溫氣體被動遙測實驗，采用本文研