[发明专利]浓度自适应调控的烟气雾滴粒径与浓度在线测量器及方法

说明书

本发明公开了浓度自适应调控的烟气雾滴粒径与浓度在线测量器及方法，包括：全息光路组件、激光发射臂、信号接收臂、连接臂、颗粒浓度调整组件；所述信号接收臂的上端通过连接臂连接在激光发射臂的下端，所述颗粒浓度调整组件设置在连接臂的侧边，所述连接臂中部设有测量区域，所述测量区域与颗粒浓度调整组件连通。本发明的有益效果为：实现了对烟气雾滴颗粒浓度的动态调整，使后续的数字全息测量设备能够对不同浓度的颗粒场开展更为有效的测量工作，大大扩展了数字全息技术的浓度适用范围，提高了数字全息测量技术在大颗粒浓度跨度测量应用中的有效性。

技术领域

本发明属于多相流测量领域，具体涉及浓度自适应调控的烟气雾滴粒径与浓度在线测量器及方法。

背景技术

近年来，随着环保力度不断地加大、减排措施不断地完善和落实，工业污染物的排放得到了有效地控制。特别的，针对颗粒粉尘等类似污染物的排放控制逐渐加强。在燃煤电厂、工业锅炉等具有大量烟气排放的应用场景中，这类污染物的排放标准处于超低限度。但在具体应用场景中，实际的颗粒物浓度随着系统运行状况的变化会不断的变化，某些情况下可能超标，处于超高的浓度水平。这对测量技术提出了严格的要求，不仅需要其能够测量超低颗粒浓度；同时，还要求其能够测量过高的浓度水平。例如，在达标情况下，在燃煤电厂脱硫塔除雾器后方的烟气雾滴浓度小于75mg/Nm3，对于雾滴脱出效果良好的机组，烟气雾滴浓度可能处于30mg/Nm3以下的水准。而在脱硫塔除雾器运行故障的情况下，烟气雾滴浓度可能超过10000mg/Nm3浓度水平。其高低浓度跨度非常大，一般的测量仪器无法覆盖这样的浓度测量区间。

过高的浓度，一般可以采用稀释的方法来降低单位体积气体中的颗粒浓度。但对于低浓度的情况，特别是超低颗粒浓度，对测量的有效性提出了挑战。过低的颗粒浓度使得仪器，在长时间的连续监测中，存在无效检测的状况。对于具有较大数据处理量的技术来说，颗粒浓度过低会使测量的有效性和快速大打折扣。例如，数字全息测量技术，该技术在多相流颗粒的测量应用中，具有较强的实用性。在几微米这个测量尺度上，全息技术中通常会采用放大镜头来增大分辨率，与此同时，其测量空间也大大缩小。当颗粒浓度过低时，单次拍摄的图像很可能无法捕捉到颗粒，因此这张图片属于无效的信息。全息图像的处理比较耗时，如果测量过程中，多数图像没有拍摄到颗粒，将使得数据处理过程中多数时间在处理无效信号，测量的有效性和速度都无法得到充分地保证。

同时，有些光学、电学等方法也存在由于颗粒浓度过低，而无法开展测量的问题。例如，光脉动法，该方法通过建立光强衰减程度与颗粒粒径之间的关系来实现颗粒粒径计算以及浓度统计，获得颗粒粒径分布。当颗粒浓度非常低时，即单位体积内颗粒的数量十分有限，探测器就无法观测到明显的光强衰减或者仅能观测到间断的光强衰减。在这样的情况下，该方法则无法通过光强衰减曲线来有效地反演颗粒粒径。

综上所述，为解决现有的技术问题，本发明设计了浓度自适应调控的烟气雾滴粒径与浓度在线测量器及方法，首先采用电学方法对被测区域的烟气雾滴颗粒浓度进行调整，之后采用数字全息测量方法对颗粒进行测量。

发明内容

本发明为解决现有的技术问题，设计了浓度自适应调控的烟气雾滴粒径与浓度在线测量器及方法，首先采用电学方法对被测区域的烟气雾滴颗粒浓度进行调整，之后采用数字全息测量方法对颗粒进行测量。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：

浓度自适应调控的烟气雾滴粒径与浓度在线测量器，包括：

全息光路组件、激光发射臂、信号接收臂、连接臂、颗粒浓度调整组件；

所述信号接收臂的上端通过连接臂连接在激光发射臂的下端，所述颗粒浓度调整组件设置在连接臂的侧边，所述连接臂中部设有测量区域，所述测量区域与颗粒浓度调整组件连通。

进一步的，所述全息光路组件包括激光器、空间滤波器、准直透镜、镜头、相机，所述空间滤波器包括显微物镜、光学针孔，所述显微物镜设置在光学针孔上方。