红外热成像在回转窑测温中测量固体废物有效火焰发射率

在过去十年中，中国每年产生约5000万公斤危险固体废物《中国环境统计年鉴》。根据危险废物焚化的污染控制标准（GB 18484-2001）和危险废物集中焚化设施建设的技术规范（HJ / T176-2005），所有危险固体废物必须在高温焚化炉中燃烧。回转窑作为主要燃烧室，由于废物成分和热值一直在变化，因此应准确，快速地对回转窑测温，评估焚烧火焰的温度，以确保焚烧炉的稳定运行和安全。更重要的是，准确的火焰温度是提高焚烧效率和减少污染物的最有用信息。由于窑炉的移动和恶劣的测量条件，安装在窑炉前端和后端的工业热电偶被广泛用作唯一的温度检测器。热电偶最显着的缺点是，由于火焰湍流和窑的几何尺寸大，焚化炉中的火焰温度不均匀。使用热电偶获得的单点温度值与整体实际火焰温度相差甚远。

其次，火焰中的高温固体颗粒会沉积在热电偶盖上，并逐渐增加其响应时间，从而导致测量不可靠。在过去的几年中，热电偶的不良性能已导致许多废物焚烧系统遭受结渣，耐火材料破坏和其他焚烧控制问题的困扰。一些系统不能满足危险废物焚烧的污染控制标准，并成为多氯二苯的另一排放源。为了获得焚烧炉中回转窑测温后准确的火焰温度，许多研究人员已转向使用红外热像仪的非侵入式测量技术，该技术还能够提供二维火焰温度分布。红外热像仪方法快速且非常适合在受限的测量条件下进行温度测量。

图为使用回转窑作为主要燃烧室的危险废物焚烧系统

红外热像仪温度测量的主要问题是，测量精度很大程度上取决于照相机红外光谱范围内火焰发射率的选择，并且由于对焚烧炉中异质火焰的辐射特性了解不足，因此大多数红外热像仪温度测量已将火焰辐射发射率视为一个恒定值。在这项工作中，充分研究了在不同燃烧条件下，回转窑测温的工业废物焚化炉中异质火焰的有效发射率。

图为具有不同发射率设置的火焰红外热像仪图像

准确快速的火焰温度测量对于废物焚化系统和污染物控制的安全至关重要。使用红外热像仪的非侵入式红外热像仪方法是实现准确的实时温度测量的最有前途的方法。但是，红外热像仪方法的测量精度在很大程度上取决于火焰的发射率设置。结果表明，窑中非均质燃烧火焰的光谱透射率主要由红外范围内的H2O和CO2决定。粉煤灰颗粒对有效发射率的影响是可忽略的。实验测量结果表明，当空气/废料比从1.0提高到1.8时，有效发射率从0.90降低到0.80，通过根据空气/废物当量比调整火焰发射率设置可以大大提高温度测量精度。

参考文献

Jin-cai DU, Qun-xing HUANG, Jian-hua YAN. Method for determining effective flame emissivity in a rotary kiln incinerator burning solid waste. Applied Physics & Engineering.