中紅外激光光譜燃燒場(chǎng)CO和NO污染物濃度測(cè)量.pdf

1、燃燒場(chǎng)組分濃度是燃燒效率和污染物排放的重要指示標(biāo)志，其測(cè)量對(duì)于燃燒過(guò)程分析有重要的研究意義。CO和NO作為燃燒的主要污染物，對(duì)人類(lèi)健康和自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，同時(shí)也是燃燒爐和發(fā)動(dòng)機(jī)限定排放污染物。因此，對(duì)燃燒場(chǎng)CO和NO等污染氣體進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和燃燒診斷都具有重要價(jià)值。
　　中紅外波段對(duì)應(yīng)于大量分子物質(zhì)的基頻吸收，具有很強(qiáng)的吸收譜線(xiàn)，適合于燃燒場(chǎng)組分的測(cè)量?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)因其具

2、有非侵入測(cè)量、抗干擾能力強(qiáng)、快速響應(yīng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠同時(shí)測(cè)量溫度、組份濃度、流速等氣體參數(shù)，廣泛應(yīng)用于燃燒流場(chǎng)診斷。
　　本文針對(duì)燃燒場(chǎng)中CO和NO污染物濃度測(cè)量問(wèn)題，開(kāi)展了基于TDLAS技術(shù)燃燒場(chǎng)濃度測(cè)量研究。根據(jù)HITEMP數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)燃燒環(huán)境的模擬與分析，選擇燃燒產(chǎn)物H2O7154.35cm-1和7467.77cm-1兩條吸收譜線(xiàn)線(xiàn)強(qiáng)之比測(cè)溫，以CO2060cm-1和NO1900cm-1兩條中紅外強(qiáng)吸收基頻譜線(xiàn)用于濃度

3、測(cè)量。系統(tǒng)采用近紅外、中紅外多波長(zhǎng)復(fù)用同光路探測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了燃燒場(chǎng)溫度和組分濃度的同時(shí)測(cè)量。
　　首先，搭建了基于TDLAS技術(shù)的燃燒場(chǎng)溫度濃度測(cè)量系統(tǒng)，并詳細(xì)分析測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理流程。其次，在高溫管式爐上開(kāi)展溫度測(cè)量驗(yàn)證試驗(yàn)，TDLAS系統(tǒng)測(cè)量溫度值與設(shè)定值偏差均小于45K，溫度測(cè)量具有可靠性;同時(shí)分別進(jìn)行CO和NO濃度測(cè)量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，反演濃度誤差分別在3.0％和3.5％以?xún)?nèi)，線(xiàn)性度達(dá)到0.999以上。最后，將系統(tǒng)置于可升降

4、光學(xué)平臺(tái)上，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室直徑60mm的McKenna CH4/AIR預(yù)混平焰爐，開(kāi)展了CO和NO污染物濃度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同當(dāng)量比和爐面高度的CO和NO濃度測(cè)量，測(cè)量誤差分別在5.7％和5.9％以?xún)?nèi)，并分析討論測(cè)量結(jié)果。由此驗(yàn)證了TDLAS技術(shù)對(duì)燃燒診斷分析的可行性和可靠性。
　　通過(guò)光譜選線(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，溫度和濃度測(cè)量等工作，研究了基于中紅外TDLAS技術(shù)的燃燒流場(chǎng)溫度和CO、NO組分濃度的測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了燃燒場(chǎng)污染物濃度的非侵