水泥回转窑温度测定及其温度场在线检测方法、装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种水泥回转窑内温度测定方法及其温度场在线检测方法、装置。水泥回转窑内温度测定方法包括：离线标定部分考虑水泥回转窑内气固两相辐射特性，建立气相各组分气固吸收系数修正系数与温度映射关系表；在线检测部分通过检验单色辐射强度和气相组分摩尔容积份额，在离线标定部分获得的映射关系表中选择一组气固吸收系数修正系数，使得计算的理论单色辐射强度与检测的实际单色辐射强度最为接近，则认为其所对应的温度为待测温度。还公开了一种应用所述温度测定方法的水泥回转窑温度场在线检测方法及装置。本发明测量结果准确，能对水泥回转窑内温度场做全局解析，避免烧成带物料超温和燃烧工况恶化，减少因温度过高造成的热力型NOx排放。
【专利说明】水泥回转窑温度测定及其温度场在线检测方法、装置
【技术领域】
[0001]本发明属于水泥回转窑温度控制领域，更具体地，涉及一种水泥回转窑温度测定及其温度场在线检测方法、装置。
【背景技术】
[0002]水泥回转窑中的温度场分布对于回转窑的燃烧效率及热力型NOx的污染物排放具有极为重要的意义。在保证水泥熟料质量的前提下，基于温度场可控的燃烧调整技术一直是制约国内外水泥行业发展的关键技术。
[0003]在中国实用新型专利说明书CN95216824中公布了一种水泥回转窑连续测温的方法。该方法主要采用接触式的高温热电偶，测量回转窑内某一位置点的温度。在中国实用新型专利说明书CN201945392U中公布了一种水泥回转窑无线接收热电偶的方法。该方法采用无线接收器连接热电偶，实时显示回转窑内某一位置的温度。
[0004]在这两种水泥回转窑测温装置中，由于没有考虑到水泥回转窑工艺的特殊性，即回转窑内气固介质中存在高Ca基固相和高CO2气相，利用其总辐射特性计算温度，造成了回转窑温度场测量精确度低。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种水泥回转窑温度测定方法及温度场在线检测方法及装置，其目的在于精确在线测量炉内火焰温度场，由此解决现有水泥回转窑内火焰温度的在线场测量方法无法精确测量炉内高Ca基固相和高CO2气相温度的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水泥回转窑内温度测定方法，包括离线标定和在线检测两部分，其中，
[0007]离线标定部分包括以下步骤:
[0008](al)在标定用水泥回转窑中，采集Ca基弥散介质在可见光区域的辐射强度，依据该辐射强度计算固相Ca基弥散介质的吸收系数，用于计算红外区域的固相Ca基弥散介质单色辐射强度；
[0009](a2)保持标定用水泥回转窑中的压强恒定，改变窑内温度，在每一温度T下，检测水泥回转窑内的η种气相组分摩尔容积份额C1?Cn，同时采用η种单色红外光检验，得到气固两相单色红外辐射强度；
[0010](a3)从气固两相单色红外辐射强度中，去除固相Ca基弥散介质单色红外辐射强度，得到气相红外单色辐射强度，根据普朗克辐射定律计算气相红外单色平均吸收系数
K aA ；
[0011](a4)将步骤(a2)采集到的各气相组分摩尔容积份额C1?Cn和步骤(a3)计算得到的气相红外单色平均吸收系数κ aA，代入方程式
[0012]κ 3λ = ( α IC1+ a 2C2+...+ α nCn) T[0013]其中a CinS气相各组分气固吸收系数修正系数，从而构建得到以各组分气固吸收系数修正系数为变量的方程组；
[0014](a5)求解方程组，计算气固吸收系数修正系数，构建气固吸收系数修正系数与窑内温度间的映射关系表；
[0015]在线检验部分包括以下步骤:
[0016](bl)检测待测水泥回转窑内单色红外光辐射强度I ;
[0017](b2)检测待测水泥回转窑内各气体组分摩尔容积份额；
[0018](b3)在所述气固吸收系数修正系数与温度映射关系表中，选择一组气固吸收系数修正系数，根据步骤(al)中得到的Ca基弥散介质吸收系数和步骤(b2)中得到的个气体组份摩尔容积份额，计算水泥回转窑内该单色红外光理论辐射强度I’，使得I’与I最为接近；
[0019](b4)根据步骤(b3)中选择的气固吸收系数修正系数，在离线标定得到的气固吸收系数修正系数与温度映射关系表中查询，确定水泥回转窑温度。
[0020]优选地，所述的温度测定方法，其步骤(a3)中气体红外单色平均吸收系数κ aA的计算公式为:
【权利要求】
1.一种水泥回转窑内温度测定方法，其特征在于，包括离线标定和在线检测两部分，其中， 离线标定部分包括以下步骤: (al)在标定用水泥回转窑中，采集Ca基弥散介质在可见光区域的辐射强度，依据该辐射强度计算固相Ca基弥散介质的吸收系数，用于计算红外区域的固相Ca基弥散介质单色辐射强度； (a2)保持标定用水泥回转窑中的压强恒定，改变窑内温度，在每一温度T下，检测水泥回转窑内的η种气相组分摩尔容积份额C1~Cn，同时采用η种单色红外光检验，得到气固两相单色红外辐射强度； (a3)从气固两相单色红外辐射强度中，去除固相Ca基弥散介质单色红外辐射强度，得到气相红外单色辐射强度，根据普朗克辐射定律计算气相红外单色平均吸收系数KaA ；(a4)将步骤(a2)采集到的各气相组分摩尔容积份额C1~Cn和步骤(a3)计算得到的气相红外单色平均吸收系数K aA，代入方程式κ 3λ = ( α iQ+ a 2C2+…+ a nCn) T 其中αι~CInS气相各组分气固吸收系数修正系数，从而构建得到以各组分气固吸收系数修正系数为变量的方程组； (a5)求解方程组，计算气固吸收系数修正系数，构建气固吸收系数修正系数与窑内温度间的映射关系表； 在线检验部分包括以下步骤: (bl)检测待测水泥回转窑内单色红外光辐射强度I ; (b2)检测待测水泥回转窑内各气体组分摩尔容积份额； (b3)在所述气固吸收系数修正系数与温度映射关系表中，选择一组气固吸收系数修正系数，根据步骤(al)中得到的Ca基弥散介质吸收系数和步骤(b2)中得到的个气体组份摩尔容积份额，计算水泥回转窑内该单色红外光理论辐射强度I’，使得I’与I最为接近；(b4)根据步骤(b3)中选择的气固吸收系数修正系数，在离线标定得到的气固吸收系数修正系数与温度映射关系表中查询，确定水泥回转窑温度。
2.如权利要求1所述的温度测定方法，其特征在于，所述步骤(a3)中气体红外单色平均吸收系数κ aA的计算公式为:
3.如权利要求1所述的温度测定方法，其特征在于，所述气相组分包括C02、H2O,CO气体。
4.如权利要求3所述的温度测定方法，其特征在于，所述火焰温度通过双色法测定。
5.一种水泥回转窑温度场在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤:(Cl)实时采集水泥回转窑CCD靶面图像； (c2)实时检测水泥回转窑尾气中各种气相组分摩尔容积份额； (c3)将步骤(Cl)中采集的火焰图像，转换为多光谱R、G、B单色灰度信号值，并根据标定方法获得图像内各像素点的辐射强度； (c4)根据步骤(c2)获得的各种气相组分摩尔容积份额和步骤(3)获得的图像内各像素点的辐射强度，按照如权利要求1至4任意一项所述的水泥回转窑内温度测定方法，测定水泥回转窑内CCD靶平面内各点的温度值，得到温度场数据； (c5)将(c3)中得到的温度场数据转换成可视化图像，如伪彩色云图。
6.实现如权利要求5所述的水泥回转窑温度场在线检测方法的装置，其特征在于，包括:(XD传感器、气固组分检验装置、处理器和显示器；其中: CXD传感器，设置在原有工业电视位置，通过电缆与处理器相连，用于采集CXD靶面图像信号并传递给处理器； 气固组分检验装置，设置在水泥回转窑尾气释放处，通过电缆与处理器相连，用于检验水泥回转窑尾气内各成分的摩尔容积份额，并将采集的数据传递给处理器；处理器，通过电缆与显示器相连，存储有R、G、B三色代表性波长下的标定系数和气固吸收系数修正系数与温度映射关系表，用于接收CCD传感器采集的CCD靶面图像，首先转换为多光谱R、G、B单色灰度信号，然后标定CCD靶面单色光辐射强度，按照如权利要求5所述的温度场在线检测方法获得CCD靶面的温度场数据，并转换为可视化图像输出给显示器；显示器，通过电缆与处理器连接，显示伪彩色云图。
7.如权利要求6所述的装 置，其特征在于，所述CXD传感器包括高温镜头、传像光路或者传像光纤、彩色(XD、彩色图像处理器件、工业控制计算机，设置在原有工业电视位置，用于采集CXD靶面图像信号传递给处理器。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述彩色CXD为可见光CXD或红外(XD。
9.如权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述CCD的快门曝光速度根据水泥回转窑功率自动调整，使得辐射图像灰度值始终处于CCD响应灵敏区。
10.如权利要求6至9任意一项所述的装置，其特征在于，其温度测量范围为8000C -2500°C，测量区域为水泥回转窑内60米至70米，在线刷新周期小于3秒。
【文档编号】G01K13/00GK103557965SQ201310601833
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】陈东林, 张欣禹, 张昊, 刘富刚, 张永谋 申请人:北京汉能清源科技有限公司