[发明专利]基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置及检测方法

权利要求书

1.基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置，包括探测器和装有控制软件的笔记本电脑，光谱仪通过串行总线与笔记本电脑通讯，其特征在于，所述探测器分为前后两个腔体，前腔体前端设有开孔，开孔处设有用于保护镜头的石英镜片，内部设置有支撑架，用于支撑前腔体内的铠装光纤，铠装光纤前端装有准直透镜，准直透镜前端对准开孔，尾端与后腔体内的光谱仪相连，较长的前腔体用于插入锅炉观火孔内。

2.根据权利要求1所述的基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置，其特征在于，所述后腔体下端装有握柄，上端装有提把。

3.根据权利要求1所述的基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置，其特征在于，所述探测器外壳材质为304不锈钢，可以耐受高温。

4.基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置的检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：在安装好煤粉炉测量装置、使用串行总线连接笔记本电脑后，整个系统开始运行，将测量装置装有铠装光纤的前置腔前端插入观火孔，为防止观火孔喷出的高温气体或煤粉灼伤操作人员，可在观火孔处安装阻火板；

S2：炉膛内部光线通过光纤传到光谱仪采集电站煤粉炉燃烧状况的光谱图像，图像数据采集完成后，通过串行总线传输功能把图像信息传输至笔记本电脑，笔记本电脑上的程序通过算法进行数据处理；

S3：通过采集到的煤粉炉各层的光谱分布图，根据光谱辐射强度计算出炉膛横截面的温度和发射率分布图像，通过光谱发射率与温度、燃尽度的函数模型ε＝f(T,burnout)，计算得到煤焦颗粒在不同温度、不同光谱发射率情况下的煤粉燃尽度；

S4：改变检测装置探头位置，重复上述步骤1、2、3，得到不同工况下煤粉炉的温度以及发射率分布图，计算出煤粉燃尽度。

5.根据权利要求4所述的基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置的检测方法，其特征在于，S2中所述的采集过程中，可调整合适的积分时间，以便保证光谱仪采集到的光谱图像数据非饱和，并且具有高的信噪比。

6.根据权利要求4所述的基于光谱分析在线检测煤粉锅炉燃尽度的装置的检测方法，其特征在于，所述S3中的光谱辐射强度表示为：

热辐射波段内煤焦颗粒的光谱发射率可以表示为：

其中，I_b(λ_i,T)为黑体辐射强度，I(λ_i,T)为光谱辐射强度，单位为W/m-3；ε(λ_i)为煤焦颗粒的光谱发射率；C1为Planck第一辐射常数，即1.1910×10⁸W·μm⁴·m^-2·sr^-1，λ_i为波长，单位为m；C2为Planck第二辐射常数，即1.4388×10^-2m·K。