本文關(guān)鍵詞：電站鍋爐爐內(nèi)氣體成分濃度場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)的研究

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【摘要】：電站鍋爐等可控燃燒空間內(nèi)燃燒氣體產(chǎn)物濃度及其分布的在線測(cè)量對(duì)于實(shí)現(xiàn)燃燒優(yōu)化,提高燃燒效率和火焰品質(zhì),減少污染物的排放具有十分重要的意義�？烧{(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)是一種新興的氣體成分光譜學(xué)測(cè)量技術(shù),憑借高光譜分辨率、高準(zhǔn)確度、響應(yīng)速度快、高靈敏度以及不易受其他氣體干擾等特點(diǎn),成為大氣痕量氣體、工業(yè)漏氣、高溫高速尾焰尾氣等的有效監(jiān)測(cè)手段。將TDLAS技術(shù)結(jié)合層析成像技術(shù)應(yīng)用到電站鍋爐爐內(nèi)氣體成分濃度場(chǎng)的成像測(cè)量能充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)非接觸實(shí)時(shí)在線測(cè)量,但也面臨高溫負(fù)壓環(huán)境影響中心譜線線型、大空間中測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度受光束數(shù)量和光路布置方式影響、粉塵等顆粒物影響激光吸收和透射等問(wèn)題。本文主要針對(duì)氣體成分復(fù)雜、固體顆粒物較多的電站鍋爐,基于近紅外波段可調(diào)諧激光吸收層析成像技術(shù),研究爐內(nèi)關(guān)鍵氣體成分的濃度及其分布的檢測(cè)方法和技術(shù)。首先基于Beer-Lambert定律結(jié)合可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù),對(duì)氣體濃度和溫度的反演計(jì)算式進(jìn)行了理論推導(dǎo),分析選定掃描波長(zhǎng)直接吸收法作為優(yōu)選的濃度測(cè)量方法。在實(shí)驗(yàn)室搭建了單光路短光程氣體濃度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)中的激光器等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了性能標(biāo)定,設(shè)計(jì)了單光程直接透射式氣體吸收池；基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成了對(duì)一系列不同濃度CO_2待測(cè)氣的測(cè)量研究,結(jié)果表明該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能準(zhǔn)確測(cè)量20%-10%濃度的CO_2待測(cè)氣,其主要誤差來(lái)源于相鄰譜線的干擾以及掃描波長(zhǎng)范圍的局限性。最后,基于在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建的二維數(shù)值仿真模型,仿真研究了投影路徑數(shù)量及其布置方式對(duì)成像測(cè)量的影響規(guī)律,分析發(fā)現(xiàn)場(chǎng)量對(duì)象的分布特點(diǎn)、投影路徑的布置方式以及路徑數(shù)量相互關(guān)聯(lián),共同影響著圖像重建結(jié)果且具有一定的優(yōu)選規(guī)律,對(duì)氣體二維分布成像測(cè)量研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：氣體濃度 可調(diào)諧激光吸收 直接吸收法 層析成像 光路優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM621.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 濃度場(chǎng)檢測(cè)方法介紹11-13
• 1.2.1 非光學(xué)分析法11
• 1.2.2 光學(xué)分析法11-13
• 1.2.3 TDLAS用于濃度檢測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)13
• 1.3 可調(diào)諧激光層析成像技術(shù)的研究與應(yīng)用13-16
• 1.3.1 TDLAS的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況13-16
• 1.3.2 技術(shù)缺陷及研究方向16
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 激光吸收層析成像技術(shù)的理論原理18-32
• 2.1 Beer-Lambert定律18-23
• 2.1.1 線型函數(shù)19-21
• 2.1.2 譜線強(qiáng)度21-23
• 2.2 溫度和濃度反演計(jì)算原理23-25
• 2.3 代數(shù)迭代法重建原理25-26
• 2.4 HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)及譜線選擇26-31
• 2.4.1 HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)查詢平臺(tái)27-30
• 2.4.2 譜線選擇理論30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于單光路短光程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的CO_2濃度測(cè)量32-48
• 3.1 CO_2氣體吸收譜線的選擇32-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案34-35
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案35
• 3.3 單光路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成35-44
• 3.3.1 光源部分36-38
• 3.3.2 光路部分38-40
• 3.3.3 信號(hào)檢出部分40-41
• 3.3.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備匯總41-42
• 3.3.5 實(shí)驗(yàn)步驟42-44
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第4章 二維成像測(cè)量系統(tǒng)投影路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)48-58
• 4.1 光路優(yōu)化研究現(xiàn)狀48-49
• 4.2 數(shù)值仿真模型49-50
• 4.2.1 場(chǎng)量模型49
• 4.2.2 投影路徑布置49-50
• 4.3 仿真結(jié)果與分析50-57
• 4.3.1 投影路徑布置方案的優(yōu)選分析53-55
• 4.3.2 投影路徑數(shù)量對(duì)重建的影響55-57
• 4.4 本章小節(jié)57-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 總結(jié)與結(jié)論58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果63-64
• 致謝64

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本文編號(hào)：841431