数字显微全息测量脱硫浆液滴试验研究

摘要

湿法脱硫机组的广泛普及有效降低了火电厂SO2的排放，但却产生了除雾器后烟气中浆液滴的携带排放以及石膏雨的潜在问题。目前，浆液滴的测量仍以采样法为主，缺乏有效的在线测量技术。开发原位、实时、在线测量技术，不仅是工程应用的需求，更是节能减排的要求。论文开展了采用数字同轴显微全息技术进行浆液滴测量的研究。为了尽可能地模拟烟气中浆液滴的特性，简化测量环境，本文开展相关实验研究，结合超声雾化技术、显微全息技术和相位多普勒技术，设计搭建了一套雾化液滴颗粒场粒径分布与浓度的光学测量系统，主要内容如下:
　　1数字同轴显微全息技术原理及其准确性的研究
　　对数字同轴显微全息技术理论进行介绍后，重点对其测量浆液滴的准确性进行了数值模拟，研究了可见度、粒径误差、z轴定位误差与颗粒夫琅和费数的关系。结果表明:颗粒可见度随颗粒与CCD像平面距离的增大而减小，距离像平面较近处可见度波动较大，距离像平面较远处，连续性较好;粒径误差随距离的增大先减小后呈指数增加;z轴定位误差变化较小，基本小于10％。根据夫琅和费数小于0.25，可见度大于0.1这两个判据，可确定颗粒的z方向有效测量范围。
　　2超声雾化液滴测量研究
　　对超声波雾化的浆液样品进行测量研究，采用数字同轴显微全息技术和相位多普勒技术同时测量不同雾化量下的液滴粒径分布与浓度。显微全息测得的粒径分布呈单峰分布，峰值明显，粒径主要分布在0.59-5μm之间;相位多普勒技术测得的0-5μm范围内的颗粒粒径分布较为平坦，平均粒径在2μm左右，与显微全息测得的结果相近。显微全息测得的颗粒数浓度大于相位多普勒技术，这是由于相位多普勒技术会剔除同时通过测量区的颗粒，造成测得的颗粒数浓度偏小。显微全息批量测得的液滴浓度呈对数正态分布，当平均浓度大于8418.9mg/m3时，全息图可见度较差，测量误差增大。因此，在此套实验装置下，显微全息技术测量浆液滴的浓度范围为0.82-8418.9mg/m3。
　　3浆液滴在线测量样机设计
　　基于超声雾化辅助的探索性实验，设计了适用于实际烟气中浆液滴测量的样机，介绍了样机各部分的构成。重点介绍了测量探头的设计，针对烟道中的复杂的环境，加装了保护气系统以及气压平衡系统，并设计了专门的样品池。样机结构正在申请专利，未来将具有非常良好的现实应用前景。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 浆液滴研究现状

1．2．1 浆液滴的特点

1．2．2 浆液滴采样测量方法

1．3 本论文研究内容与方案

1．4 本章小结

第2章 雾滴检测技术研究综述

2．1 引言

2．2 浆液滴在线测量技术可行性分析

2．2．1 显微图像法

2．2．2 光散射法

2．2．3 光衍射法

2．2．4 消光法

2．2．5 相位多普勒测速

2．3 数字全息技术

2．3．1 数字全息技术概述

2．3．2 数字全息技术研究现状

2．4 本章小结

第3章 数字同轴显微全息技术理论及模拟

3．1 引言

3．2 数字同轴显微全息技术原理

3．2．1 显微全息记录

3．2．2 显微全息重建

3．2．3 数值模拟和重建软件

3．3 显微全息测量浆液滴准确性模拟

3．3．1 不同粒径颗粒可见度模拟

3．3．2 不同粒径颗粒测量误差模拟

3．3．3 颗粒场误差模拟

3．4 本章小结

第4章 数字显微全息浆液滴测量

4．1 引言

4．2 实验系统

4．2．1 实验系统介绍

4．2．2 实验装置介绍

4．2．3 实验步骤

4．3 实验结果与分析

4．3．1 显微全息准确性实验验证

4．3．2 不同浓度液滴全息处理与分析

4．3．3 颗粒场粒径分布和浓度计算

4．4 样机设计

4．4．1 设计思路

4．4．2 系统介绍

4．5 本章小结

第5章 全文总结及今后工作展望

5．1 全文总结

5．2 关键问题及今后工作展望

参考文献

作者简历