在過(guò)去十年中，中國(guó)每年產(chǎn)生約5000萬(wàn)公斤危險(xiǎn)固體廢物《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》。根據(jù)危險(xiǎn)廢物焚化的污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB 18484-2001）和危險(xiǎn)廢物集中焚化設(shè)施建設(shè)的技術(shù)規(guī)范（HJ / T176-2005），所有危險(xiǎn)固體廢物必須在高溫焚化爐中燃燒。回轉(zhuǎn)窯作為主要燃燒室，由于廢物成分和熱值一直在變化，因此應(yīng)準(zhǔn)確，快速地對(duì)回轉(zhuǎn)窯測(cè)溫，評(píng)估焚燒火焰的溫度，以確保焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行和安全。更重要的是，準(zhǔn)確的火焰溫度是提高焚燒效率和減少污染物的最有用信息。由于窯爐的移動(dòng)和惡劣的測(cè)量條件，安裝在窯爐前端和后端的工業(yè)熱電偶被廣泛用作唯一的溫度檢測(cè)器。熱電偶最顯著的缺點(diǎn)是，由于火焰湍流和窯的幾何尺寸大，焚化爐中的火焰溫度不均勻。使用熱電偶獲得的單點(diǎn)溫度值與整體實(shí)際火焰溫度相差甚遠(yuǎn)。

其次，火焰中的高溫固體顆粒會(huì)沉積在熱電偶蓋上，并逐漸增加其響應(yīng)時(shí)間，從而導(dǎo)致測(cè)量不可靠。在過(guò)去的幾年中，熱電偶的不良性能已導(dǎo)致許多廢物焚燒系統(tǒng)遭受結(jié)渣，耐火材料破壞和其他焚燒控制問(wèn)題的困擾。一些系統(tǒng)不能滿足危險(xiǎn)廢物焚燒的污染控制標(biāo)準(zhǔn)，并成為多氯二苯的另一排放源。為了獲得焚燒爐中回轉(zhuǎn)窯測(cè)溫后準(zhǔn)確的火焰溫度，許多研究人員已轉(zhuǎn)向使用紅外熱像儀的非侵入式測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)還能夠提供二維火焰溫度分布。紅外熱像儀方法快速且非常適合在受限的測(cè)量條件下進(jìn)行溫度測(cè)量。

圖為使用回轉(zhuǎn)窯作為主要燃燒室的危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)

紅外熱像儀溫度測(cè)量的主要問(wèn)題是，測(cè)量精度很大程度上取決于照相機(jī)紅外光譜范圍內(nèi)火焰發(fā)射率的選擇，并且由于對(duì)焚燒爐中異質(zhì)火焰的輻射特性了解不足，因此大多數(shù)紅外熱像儀溫度測(cè)量已將火焰輻射發(fā)射率視為一個(gè)恒定值。在這項(xiàng)工作中，充分研究了在不同燃燒條件下，回轉(zhuǎn)窯測(cè)溫的工業(yè)廢物焚化爐中異質(zhì)火焰的有效發(fā)射率。

圖為具有不同發(fā)射率設(shè)置的火焰紅外熱像儀圖像

準(zhǔn)確快速的火焰溫度測(cè)量對(duì)于廢物焚化系統(tǒng)和污染物控制的安全至關(guān)重要。使用紅外熱像儀的非侵入式紅外熱像儀方法是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)溫度測(cè)量的最有前途的方法。但是，紅外熱像儀方法的測(cè)量精度在很大程度上取決于火焰的發(fā)射率設(shè)置。結(jié)果表明，窯中非均質(zhì)燃燒火焰的光譜透射率主要由紅外范圍內(nèi)的H2O和CO2決定。粉煤灰顆粒對(duì)有效發(fā)射率的影響是可忽略的。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明，當(dāng)空氣/廢料比從1.0提高到1.8時(shí)，有效發(fā)射率從0.90降低到0.80，通過(guò)根據(jù)空氣/廢物當(dāng)量比調(diào)整火焰發(fā)射率設(shè)置可以大大提高溫度測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

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.