The invention provides a combustion optimization control method of Absorption Spectrum Tomography Based on multi spectral line, comprising the following steps: selecting a plurality of features corresponding to the target gas line, through numerical experiments to determine the spectrum characteristics of the spectral line combination requires a minimum number of K and the optimal measurement target gas in the selected K features the spectral line along n optical absorption rate; solution gas temperature T, X concentration and pressure distribution of the P inverse problem into an optimization problem, and the numerical experiment to determine the prerequisites for control parameter T, X gamma, gamma values and P; computer data processing system is determined according to precedent the condition optimization of control parameters for gas temperature, T concentration and X T pressure distribution; and the analysis of its peak value, mean value, distribution and change of velocity, and then generate a feedback signal, control and fuel The supply ratio of oxidizing agents. The invention can realize millimeter level spatial resolution, millisecond time resolution and on-line combustion optimization control.
【技术实现步骤摘要】
基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法
本专利技术涉及应用光学和清洁能源
,具体地,涉及基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法。
技术介绍
经检索,在基于吸收光谱的燃烧诊断、气体分析、和污染物在线监测方面:中国专利号为:CN200710067513.4,名称为:一种半导体激光吸收光谱气体分析方法;上述专利中公开了利用半导体激光吸收光谱来分析气体的方法,但是不具有空间分辨率,只能获得沿光程待测气体的平均浓度。中国专利号为:CN201010583531.X,名称为:可调谐半导体激光吸收光谱温度监测仪,上述专利中公开了利用可调谐半导体激光吸收光谱来实时检测温度,但是不具有空间分辨率,只能获得沿光程的平均温度。美国专利号为:US7217121B2,名称为:用于改进燃烧应用中的过程控制的方法和装置,上述专利中公开了利用双调频率调制吸收光谱技术测量炼钢厂电弧炉尾气中可燃气体的含量来控制氧气和甲烷的进气量;从而达到优化燃烧的目的,然而该技术不具有空间分辨率。美国专利号为:US2009237656A1,名称为:利用高光谱吸收光谱的层析成像,上述专利中公开了利用直接吸收光谱断层成像技术获得燃烧场温度和目标气体的浓度分布,由于该技术在假定恒压的情况下获得温度场和浓度场的分布,而在实际应用中压力在测量断面上的不均匀性分布普遍存在,因此该技术在工业应用上具有很大的局限性。为了便于解释该专利技术与现有专利技术在技术上的不同之处,这里有必要介绍下多谱线吸收光谱断层成像技术的基本原理。Beer-Lambert定理是所有吸收光谱技术的基础,该定理的表达为:一束频 ...
【技术保护点】
一种基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤a:选择对应目标气体的多条特征谱线,其数量为m,相应谱线为:υ1,υ2,…,υm;步骤b:通过数值实验确定最少需要的特征谱线数目k和最优的谱线组合,最优组合记为:(υ1,υ2,…,υk);并且测量目标气体在选定的k条特征谱线上沿n条测量光路的吸收率;步骤c:将求解气体温度T、浓度X和压力P分布的逆向问题转化为优化问题,通过数值实验确定先决条件控制参数γT,γX,和γP的数值;其中:γT、γX、γP分别为控制温度、浓度、压力先验条件强度大小的参数;步骤d:根据确定的先决条件控制参数和最优的特征谱线组合求解逆向问题,获得目标气体温度T、浓度X、压力P的分布情况;步骤e:根据气体温度T、浓度X和压力T的分布,分析其峰值、均值、分布特征以及变化速度情况,产生反馈信号,进而控制调节燃料和氧化剂的供应比。
【技术特征摘要】
1.一种基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤a:选择对应目标气体的多条特征谱线,其数量为m,相应谱线为:υ1,υ2,…,υm;步骤b:通过数值实验确定最少需要的特征谱线数目k和最优的谱线组合,最优组合记为:(υ1,υ2,…,υk);并且测量目标气体在选定的k条特征谱线上沿n条测量光路的吸收率;步骤c:将求解气体温度T、浓度X和压力P分布的逆向问题转化为优化问题,通过数值实验确定先决条件控制参数γT,γX,和γP的数值;其中:γT、γX、γP分别为控制温度、浓度、压力先验条件强度大小的参数;步骤d:根据确定的先决条件控制参数和最优的特征谱线组合求解逆向问题,获得目标气体温度T、浓度X、压力P的分布情况;步骤e:根据气体温度T、浓度X和压力T的分布,分析其峰值、均值、分布特征以及变化速度情况,产生反馈信号,进而控制调节燃料和氧化剂的供应比。2.根据权利要求1所述的基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法,其特征在于,通过重复执行步骤a至步骤e实现对燃料和氧化剂比例的在线控制。3.根据权利要求1所述的基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法,其特征在于,在步骤a中选择对应目标气体的多条特征谱线需要考虑的因素包括:吸收强度、信噪比、对周围谱线的抗干扰性、测温灵敏度;其中:吸收强度、信噪比、对周围谱线的抗干扰性、测温灵敏度与对应的特征谱线性能成正比。4.根据权利要求1所述的基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法,其特征在于,在步骤b中确定的特征谱线数目k的方法包括如下步骤:步骤S1:根据应用环境估计分别预设g组目标气体沿断面的温度、浓度和压力的分布,使用不同数目的特征谱线,模拟出沿所有测量光路的吸收率并人为的加入噪声,其中g为预设分布的个数;步骤S2:利用模拟出的吸收率和设定的先决条件控制参数优化求解逆向问题,得到目标气体温度、浓度、压力在断面上的分布,并与预设的分布进行比较得出计算误差;步骤S3:设定一个允许的误差ε,确定计算误差小于ε的最小特征谱线数目,记为k1,k2,…,...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。