声学法测量炉内温度场的研究-热能工程专业论文.docxVIP

声 声 明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《声学法测量炉内温度场 的{开究》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研 究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：承泣《 日 期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有 权保管、并囱有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅； ④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 (涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：{燃． 导师签名建皇些： 日 期： 华北电力大学硕士学位论文第一章 华北电力大学硕士学位论文 第一章 引言 1．1课题产生的背景 在大型火力发电厂燃煤锅炉中，炉内温度场的分布是反映燃烧过程的重要参数 直接影响到煤粉的着火、燃尽以及锅炉的安全性，对于锅炉控制和故障的诊断具有 极为重要的意义。同时，准确地温度场信息也是锅炉燃烧、运行优化的重要依据， 因此在实现节能环保方面也具有重要的意义m。 但另一方面，从现存的测温方法来看，都因存在着各种缺陷而不适合作为锅炉 温度场的在线测量工具。1。热电偶能很准确测量出某一点的温度，但在火力发电厂 的燃烧锅炉中，整个炉内的温度场和空间的温度分布才是我们关心的重点；光学高 温计也曾被用来测量炉内温度场，但应用后也发现了不少问题，如需要不断的重新 校准、镜头容易结垢、现场读数给测量和操作带来极大不便等。全炉膛看火电视装 置在我国的一些大型火力发电厂中应用比较普遍。但是，这种装置太直观，只能依 靠人为的主观经验判断，不能提供定量的温度信息，具有很大的局限性。基于数字 图像处理的炉膛火焰检测方法采用内窥式风冷CCD摄像头，也存在着在高温粉尘和 熔渣等现场恶劣环境下长期连续工作的寿命与维修等问题，分辨率不高而产生的 “偷看”问题，小视角的检测镜头难于随时对准漂移的火焰着火区问题等。 因此，在工程应用方面，寻找一种简便、快捷的方法进行温度场的在线测量显 得尤为重要。随着学科交叉和数字信号处理技术的发展，一种新兴的测温技术 一声 学测温，在国外已被成功的应用于锅炉温度场的在线测量，使这一矛盾得到了很好 的解决“1。而在国内，这一技术只是近几年来逐渐被重视，仅有一些相关的理论研 究““”。正是在这样的背景之下，我们开始了本文的研究。 1．2声学测温技术在国内外研究和应用的现状 国外：早在1873年，就有人第一次提出了利用测量声学参数来确定气体环境下 的热力条件。上世纪七十年代初期，声学测温技术作为一门新兴的科学技术正式被 提出。到八十年代得到了深入的研究和发展，九十年代初期，声学测温系统已被开 发成产品并迅速商业化，被应用到燃煤和燃油火力发电厂、垃圾发电站、化学用品 回收锅炉、水泥回转窑、延迟炼焦器等工业的热力过程控制中嘲“1。 美国Nevada大学的John A．Kleppe在前人的基础上基本完善了声学测高温的理 论，1989年推出了他的专著Engineering Applications of Acoustics，可以说是 奠定了声学测温的基石。1。以此为技术支持，美国SEI公司，作为世界上研究声学测 温产品的领头羊，开发和研制了一种命名为Biolerwatch的系列产品，用来监测大 型火力发电厂的锅炉温度场分布，在不少电厂做了大量试验，得到了很满意的数据 华北电力大学硕士学位论文和结果。目前，他们的产品生产和销售已国际化。 华北电力大学硕士学位论文 和结果。目前，他们的产品生产和销售已国际化。 位于英国德贝郡的CODEL国际有限公司(一家专门设计和生产监测燃烧过程和 大气污染排放物的高科技产品的公司)，与谢菲尔德大学合作，1999年也成功推出 了名为PyroSonic II的声学测温装置并投放市场。 另外，英国的K．J．yong等对引起声学“常数”变化的因素以及每种因素对测 量结果的影响程度做了深入细致的研究，得出一系列有价值的研究。 意大利Pisa大学的Mauro Bramanti等人对声学测温技术的X线断层热力图像 处理作了深入探讨，具有一定的代表性。 日本东京电力技术研究所的伊腾文夫，三菱重工长崎研究所的坂井正康对燃煤 锅炉中声波的衰减特性等进行了基础研究，并给出了声学高温计的比较合适的频率 范围。 日本Gifu大学的Wakai试验小组