水泥回轉(zhuǎn)窯溫度測定及其溫度場在線檢測方法、裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度測定方法及其溫度場在線檢測方法、裝置。水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度測定方法包括：離線標(biāo)定部分考慮水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣固兩相輻射特性，建立氣相各組分氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與溫度映射關(guān)系表；在線檢測部分通過檢驗單色輻射強度和氣相組分摩爾容積份額，在離線標(biāo)定部分獲得的映射關(guān)系表中選擇一組氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，使得計算的理論單色輻射強度與檢測的實際單色輻射強度最為接近，則認為其所對應(yīng)的溫度為待測溫度。還公開了一種應(yīng)用所述溫度測定方法的水泥回轉(zhuǎn)窯溫度場在線檢測方法及裝置。本發(fā)明測量結(jié)果準(zhǔn)確，能對水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度場做全局解析，避免燒成帶物料超溫和燃燒工況惡化，減少因溫度過高造成的熱力型NOx排放。
【專利說明】水泥回轉(zhuǎn)窯溫度測定及其溫度場在線檢測方法、裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水泥回轉(zhuǎn)窯溫度控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種水泥回轉(zhuǎn)窯溫度測定及其溫度場在線檢測方法、裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水泥回轉(zhuǎn)窯中的溫度場分布對于回轉(zhuǎn)窯的燃燒效率及熱力型NOx的污染物排放具有極為重要的意義。在保證水泥熟料質(zhì)量的前提下，基于溫度場可控的燃燒調(diào)整技術(shù)一直是制約國內(nèi)外水泥行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]在中國實用新型專利說明書CN95216824中公布了一種水泥回轉(zhuǎn)窯連續(xù)測溫的方法。該方法主要采用接觸式的高溫?zé)犭娕?，測量回轉(zhuǎn)窯內(nèi)某一位置點的溫度。在中國實用新型專利說明書CN201945392U中公布了一種水泥回轉(zhuǎn)窯無線接收熱電偶的方法。該方法采用無線接收器連接熱電偶，實時顯示回轉(zhuǎn)窯內(nèi)某一位置的溫度。
[0004]在這兩種水泥回轉(zhuǎn)窯測溫裝置中，由于沒有考慮到水泥回轉(zhuǎn)窯工藝的特殊性，即回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣固介質(zhì)中存在高Ca基固相和高CO2氣相，利用其總輻射特性計算溫度，造成了回轉(zhuǎn)窯溫度場測量精確度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種水泥回轉(zhuǎn)窯溫度測定方法及溫度場在線檢測方法及裝置，其目的在于精確在線測量爐內(nèi)火焰溫度場，由此解決現(xiàn)有水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)火焰溫度的在線場測量方法無法精確測量爐內(nèi)高Ca基固相和高CO2氣相溫度的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度測定方法，包括離線標(biāo)定和在線檢測兩部分，其中，
[0007]離線標(biāo)定部分包括以下步驟:
[0008](al)在標(biāo)定用水泥回轉(zhuǎn)窯中，采集Ca基彌散介質(zhì)在可見光區(qū)域的輻射強度，依據(jù)該輻射強度計算固相Ca基彌散介質(zhì)的吸收系數(shù)，用于計算紅外區(qū)域的固相Ca基彌散介質(zhì)單色輻射強度；
[0009](a2)保持標(biāo)定用水泥回轉(zhuǎn)窯中的壓強恒定，改變窯內(nèi)溫度，在每一溫度T下，檢測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的η種氣相組分摩爾容積份額C1?Cn，同時采用η種單色紅外光檢驗，得到氣固兩相單色紅外輻射強度；
[0010](a3)從氣固兩相單色紅外輻射強度中，去除固相Ca基彌散介質(zhì)單色紅外輻射強度，得到氣相紅外單色輻射強度，根據(jù)普朗克輻射定律計算氣相紅外單色平均吸收系數(shù)
K aA ；
[0011](a4)將步驟(a2)采集到的各氣相組分摩爾容積份額C1?Cn和步驟(a3)計算得到的氣相紅外單色平均吸收系數(shù)κ aA，代入方程式
[0012]κ 3λ = ( α IC1+ a 2C2+...+ α nCn) T[0013]其中a CinS氣相各組分氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，從而構(gòu)建得到以各組分氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)為變量的方程組；
[0014](a5)求解方程組，計算氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，構(gòu)建氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與窯內(nèi)溫度間的映射關(guān)系表；
[0015]在線檢驗部分包括以下步驟:
[0016](bl)檢測待測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)單色紅外光輻射強度I ;
[0017](b2)檢測待測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)各氣體組分摩爾容積份額；
[0018](b3)在所述氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與溫度映射關(guān)系表中，選擇一組氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，根據(jù)步驟(al)中得到的Ca基彌散介質(zhì)吸收系數(shù)和步驟(b2)中得到的個氣體組份摩爾容積份額，計算水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)該單色紅外光理論輻射強度I’，使得I’與I最為接近；
[0019](b4)根據(jù)步驟(b3)中選擇的氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，在離線標(biāo)定得到的氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與溫度映射關(guān)系表中查詢，確定水泥回轉(zhuǎn)窯溫度。
[0020]優(yōu)選地，所述的溫度測定方法，其步驟(a3)中氣體紅外單色平均吸收系數(shù)κ aA的計算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度測定方法，其特征在于，包括離線標(biāo)定和在線檢測兩部分，其中， 離線標(biāo)定部分包括以下步驟: (al)在標(biāo)定用水泥回轉(zhuǎn)窯中，采集Ca基彌散介質(zhì)在可見光區(qū)域的輻射強度，依據(jù)該輻射強度計算固相Ca基彌散介質(zhì)的吸收系數(shù)，用于計算紅外區(qū)域的固相Ca基彌散介質(zhì)單色輻射強度； (a2)保持標(biāo)定用水泥回轉(zhuǎn)窯中的壓強恒定，改變窯內(nèi)溫度，在每一溫度T下，檢測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的η種氣相組分摩爾容積份額C1~Cn，同時采用η種單色紅外光檢驗，得到氣固兩相單色紅外輻射強度； (a3)從氣固兩相單色紅外輻射強度中，去除固相Ca基彌散介質(zhì)單色紅外輻射強度，得到氣相紅外單色輻射強度，根據(jù)普朗克輻射定律計算氣相紅外單色平均吸收系數(shù)KaA ；(a4)將步驟(a2)采集到的各氣相組分摩爾容積份額C1~Cn和步驟(a3)計算得到的氣相紅外單色平均吸收系數(shù)K aA，代入方程式κ 3λ = ( α iQ+ a 2C2+…+ a nCn) T 其中αι~CInS氣相各組分氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，從而構(gòu)建得到以各組分氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)為變量的方程組； (a5)求解方程組，計算氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，構(gòu)建氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與窯內(nèi)溫度間的映射關(guān)系表； 在線檢驗部分包括以下步驟: (bl)檢測待測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)單色紅外光輻射強度I ; (b2)檢測待測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)各氣體組分摩爾容積份額； (b3)在所述氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與溫度映射關(guān)系表中，選擇一組氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，根據(jù)步驟(al)中得到的Ca基彌散介質(zhì)吸收系數(shù)和步驟(b2)中得到的個氣體組份摩爾容積份額，計算水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)該單色紅外光理論輻射強度I’，使得I’與I最為接近；(b4)根據(jù)步驟(b3)中選擇的氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)，在離線標(biāo)定得到的氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與溫度映射關(guān)系表中查詢，確定水泥回轉(zhuǎn)窯溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度測定方法，其特征在于，所述步驟(a3)中氣體紅外單色平均吸收系數(shù)κ aA的計算公式為:
3.如權(quán)利要求1所述的溫度測定方法，其特征在于，所述氣相組分包括C02、H2O,CO氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度測定方法，其特征在于，所述火焰溫度通過雙色法測定。
5.一種水泥回轉(zhuǎn)窯溫度場在線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:(Cl)實時采集水泥回轉(zhuǎn)窯CCD靶面圖像； (c2)實時檢測水泥回轉(zhuǎn)窯尾氣中各種氣相組分摩爾容積份額； (c3)將步驟(Cl)中采集的火焰圖像，轉(zhuǎn)換為多光譜R、G、B單色灰度信號值，并根據(jù)標(biāo)定方法獲得圖像內(nèi)各像素點的輻射強度； (c4)根據(jù)步驟(c2)獲得的各種氣相組分摩爾容積份額和步驟(3)獲得的圖像內(nèi)各像素點的輻射強度，按照如權(quán)利要求1至4任意一項所述的水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度測定方法，測定水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)CCD靶平面內(nèi)各點的溫度值，得到溫度場數(shù)據(jù)； (c5)將(c3)中得到的溫度場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視化圖像，如偽彩色云圖。
6.實現(xiàn)如權(quán)利要求5所述的水泥回轉(zhuǎn)窯溫度場在線檢測方法的裝置，其特征在于，包括:(XD傳感器、氣固組分檢驗裝置、處理器和顯示器；其中: CXD傳感器，設(shè)置在原有工業(yè)電視位置，通過電纜與處理器相連，用于采集CXD靶面圖像信號并傳遞給處理器； 氣固組分檢驗裝置，設(shè)置在水泥回轉(zhuǎn)窯尾氣釋放處，通過電纜與處理器相連，用于檢驗水泥回轉(zhuǎn)窯尾氣內(nèi)各成分的摩爾容積份額，并將采集的數(shù)據(jù)傳遞給處理器；處理器，通過電纜與顯示器相連，存儲有R、G、B三色代表性波長下的標(biāo)定系數(shù)和氣固吸收系數(shù)修正系數(shù)與溫度映射關(guān)系表，用于接收CCD傳感器采集的CCD靶面圖像，首先轉(zhuǎn)換為多光譜R、G、B單色灰度信號，然后標(biāo)定CCD靶面單色光輻射強度，按照如權(quán)利要求5所述的溫度場在線檢測方法獲得CCD靶面的溫度場數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為可視化圖像輸出給顯示器；顯示器，通過電纜與處理器連接，顯示偽彩色云圖。
7.如權(quán)利要求6所述的裝 置，其特征在于，所述CXD傳感器包括高溫鏡頭、傳像光路或者傳像光纖、彩色(XD、彩色圖像處理器件、工業(yè)控制計算機，設(shè)置在原有工業(yè)電視位置，用于采集CXD靶面圖像信號傳遞給處理器。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述彩色CXD為可見光CXD或紅外(XD。
9.如權(quán)利要求6至8任意一項所述的裝置，其特征在于，所述CCD的快門曝光速度根據(jù)水泥回轉(zhuǎn)窯功率自動調(diào)整，使得輻射圖像灰度值始終處于CCD響應(yīng)靈敏區(qū)。
10.如權(quán)利要求6至9任意一項所述的裝置，其特征在于，其溫度測量范圍為8000C -2500°C，測量區(qū)域為水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)60米至70米，在線刷新周期小于3秒。
【文檔編號】G01K13/00GK103557965SQ201310601833
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】陳東林, 張欣禹, 張昊, 劉富剛, 張永謀 申請人:北京漢能清源科技有限公司