组合发动机加力燃烧室火焰状态光学图像监测方法研究

为防止发动机在运行过程中出现熄火等异常现象,本文报道了一种基于光学图像的非接触式发动机火焰实时在线监测方法,并在组合发动机加力燃烧试验台上开展了试验验证。利用高速相机采集组合发动机加力燃烧室内火焰的OH*自发辐射图像,通过内嵌在现场可编程逻辑阵列(Field Program-mable Gate Array,FPGA)板中的图像处理系统实时处理图像并提取表征燃烧状态的火焰特征,利用阈值判断算法实现火焰状态的在线监测,其响应时间最快约为25 ms。此外,研究发现在临近熄火阶段,火焰面积脉动加快,火焰强度波动加剧,监测系统的高灵敏性使其具有捕捉熄火特征的能力,有望在未来实现对熄火等异常燃烧状态的预警。

氢混燃料旋流预混火焰传递函数的实验研究

为测量旋流预混燃烧器的火焰传递函数并探究其火焰动态响应特性,针对声激励下甲烷/空气和甲烷/氢/空气的燃烧特性开展实验研究,掺氢比10%~60%。声激励通过双扬声器施加,频率为20~400 Hz。释热率采用光电倍增管测量火焰自发CH*荧光信号,速度脉动采用双麦克风法测量火焰面处空气速度脉动,并在燃烧室下游使用动态压力传感器采集压力脉动信号,采用数码相机记录火焰图像。实验结果表明,燃料掺氢后,火焰形态由扩张的大火焰向聚拢的短火焰过渡变化,低频激励下火焰时均结构被明显改变。不同条件下的火焰传递函数均有高增益峰和低响应谷,且具备低通和带通特性,带通频率为80~200 Hz,相位则保持线性下降。特别地,高掺氢比火焰在更高频率产生了多个高增益峰,体现了掺氢火焰的高不稳定性特征。

隧道内非对称双火源火焰特性及顶棚烟气最高温度研究

针对自然通风下隧道火灾非对称双火源协同作用下火焰特性和顶棚射流烟气最高温度开展研究。在缩尺寸隧道火灾模拟试验平台开展试验,结果表明,随着火源间距的增大,非对称双火源由完全融合到间歇融合,最后完全分离。火焰完全融合且火源热释放速率不同时,火焰呈现非对称形态,存在一个火焰高度,火焰高度主要由较大热释放速率火源决定。随着火源间距的增大,存在两个火焰高度,火焰高度最大值均大于对应工况火焰完全融合时的火焰高度。双火源一侧接收到的辐射热流随离开火源距离的增大而减小,固定水平位置处接收到的热辐射随着火源间距的变化会有波动,但整体变化不大。非对称双火源火羽流顶棚射流烟气最高温度整体随火源间距的增大而减小。当S/D<0.5时,烟气最高温度主要受两个火源热释放速率的影响,火源间距对烟气最高温度的影响较小;而当S/D≥0.5时,烟气最高温度主要受对应侧火源热释放速率的影响,而受临近火源热释放速率的影响较小。在此基础上,建立了非对称双火源顶棚射流烟气最高温度分段预测模型。

氢含量对微预混火焰热声不稳定性的影响

为了获得氢含量对微预混燃烧热声耦合的影响,该文开展不同氢-甲烷比例下的燃烧热声不稳定实验研究。通过火焰化学自发光图像研究氢含量从0%到100%的燃料燃烧时时均和瞬态的火焰结构,通过脉动压力研究动态特性,并使用时滞分析方法对热声耦合特性进行分析。结果表明,氢含量为10%的工况点发生了热声不稳定,且此时在火焰根部发生大面积的熄火和再点火,火焰抬升距离剧烈变化。理论分析得到氢含量为10%的工况点下既满足燃烧器声学一阶纵向固有频率,又满足Rayleigh准则要求的时滞条件,符合发生热声不稳定的条件。化学反应时滞在总时滞中占比至少约65%,这表明化学反应时滞在热声振荡分析中扮演重要角色,预热温度、当量比等影响化学反应时滞的因素对于热声不稳定现象有重要影响。研究结果可用于指导微预混燃烧器设计,通过时滞调整进行热声振荡被动控制。

狭长通道内侧壁限制对双火源火焰形态影响试验研究

狭长通道内贴壁双火源火灾的燃烧特性与开放空间及非贴壁场景有显著不同。针对两种典型的火灾场景(中间火和贴壁火),考虑热释放速率和火源分离距离的影响,开展了一系列缩尺寸火灾试验,研究侧壁限制对狭长通道内双火源火焰形态的影响。结果表明:在相同热释放速率及量纲一火源分离距离S/D的条件下,贴壁火相较中间火更容易发生火焰融合现象;引入火焰融合概率表征火焰的融合状态,提出了贴壁火火焰融合概率分段预测模型,得到了贴壁火火焰完全融合和间歇性融合的临界判据,二者均比中间火的大;对于给定的热释放速率和量纲一火源分离距离,贴壁火的火焰长度明显比中间火的长。考虑火焰非撞击顶棚的火灾场景,对文献提出的中间火量纲一火焰长度预测模型进行了修正,并以双火源的空气卷吸周长作为特征长度,提出了狭长通道内贴壁火的量纲一火焰长度预测模型。

石油化工火焰加热炉火焰检测技术若干问题探讨

火焰加热炉是各类炼化装置、危废装置、发电装置的关键工艺核心设备。火焰加热炉的燃烧过程安全关系到装置连续生产及安全运行,火焰检测技术是保障燃烧过程安全的重要技术。目前,主流的火焰加热炉燃烧检测技术包括:离子棒火焰检测器、光学火焰检测器、工业电视火焰监视等。文中主要介绍火焰检测技术分类及原理,火焰检测技术相关的国内外法规、设计规范要求,以及火焰检测技术的应用现状及建议。

催化涂层CeO_(2)-ZrO_(2)提高平板式燃烧器火焰稳定性研究

基于具有优异氧离子传输性能的CeO_(2)-ZrO_(2)涂层材料调控火焰与壁面相互作用是实现强化稳燃的一种新策略。利用平面激光诱导荧光技术研究了催化涂层CeO_(2)-ZrO_(2)和普通不锈钢(STS304)壁面对平板式燃烧器内化学当量比的甲烷/空气预混火焰性能的影响,获取了火焰形态变化特征、熄火特性以及OH自由基分布规律。研究结果表明,CeO_(2)-ZrO_(2)涂层的热-化学效应对火焰高度的影响与壁温和通道间距条件相关。该催化涂层干预下的熄火间距随壁温升高呈单调下降趋势;相比于STS304壁面,高壁温条件下火焰核心区OH基最高荧光强度值明显增长,显示出燃烧强度的大幅提升。对于通道间距为4 mm、壁温为700℃工况,不同壁面材料对应的近壁OH基浓度由高到低依次为:CeO_(2)-ZrO_(2)涂层>惰性STS304>活性STS304,这与温度补偿的化学作用因子(表征气固界面上自由基吸附失活程度)顺序恰好相反,表明催化活性CeO_(2)-ZrO_(2)涂层的使用能够大大减少近壁区域的自由基化学湮灭数量,对强化燃烧具有一定促进作用。

火焰喷雾热解制单原子催化剂研究进展

随着全球能源和环境问题的日益严重,单原子催化剂兼具100%原子利用率和独特的电子结构,受到研究机构的广泛关注。单原子催化剂商业化应用的关键在于其规模化制备及在重要工业反应的应用。近年来,火焰喷雾热解法是一种简单、高效、可规模化制备单原子催化剂的合成策略。本综述对单原子催化剂规模化制备方法和火焰喷雾热解制单原子催化剂的研究进展进行综合评述。总结了火焰喷雾热解制Mo、Pt、Pd、La、Zr基单原子催化剂在甲烷无氧转化、CO氧化、CO_(2)加氢制甲醇和光催化反应的研究进展。相比于传统的湿式制备方法,火焰喷雾热解法所制单原子催化剂具有良好的高温结构稳定性、抗积炭性、各组分的物相及其空间分布可控等优势。对火焰喷雾热解制单原子催化剂的发展方向进行了展望。

组合火焰稳定器横向喷射高温燃油液滴分布特性实验研究

为了研究高温高速来流中横向喷射高温燃油的喷雾液滴分布特性,本文采用光学拍摄和图像处理方法对外壁凹腔支板组合火焰稳定器下游高温燃油喷雾液滴分布开展了试验测量和粒径分析。研究结果表明,当燃油温度为373 K时,壁式凹腔区域内液滴数量最多,由壁式凹腔向试验段中心轴方向移动,液滴数量明显减少;在不同主流速度、温度和供油当量比下,稳定器下游各测试截面上不同粒径范围的液滴数量基本呈正态分布,液滴数量最多的粒径范围主要集中在26~40μm,其次是21.88~25μm和41~55μm,大液滴数量很少。当燃油温度增加至473 K时,大液滴基本消失,液滴数量最多的粒径范围是21.88~25μm,且总液滴数量很少,液相燃油大多数已经蒸发。随着主流速度、主流温度和燃油温度增加,稳定器下游各测试截面的液滴总数和索泰尔平均直径(SMD)均降低;与之相反,供油当量比增加时,各测试截面的液滴总数和SMD则略微上升。其中,提高燃油温度和主流速度时,SMD下降速度大于提高主流温度的结果,不过当主流速度超过100 m/s后大液滴数量减少,导致SMD的下降变缓。此外,从30~60 mm截面时,燃油喷雾的SMD下降幅度较小;从60~90 mm时,则快速下降。

基于支持向量机的火焰识别算法研究

现如今,机器学习技术在火焰识别领域有很好的应用前景。采用传统的机器学习算法——支持向量机(SVM)算法进行火焰图片的分类识别。首先,对图片数据进行了翻转、灰度、标准化和亮度增强等预处理;然后,对火焰的颜色特征和纹理特征进行提取;最后,通过支持向量机算法对开源数据集进行训练识别和结果测试,取得了准确率为95.93%的检测结果。

燃烧室减速熄火条件下滑动弧等离子体对火焰演化的影响

飞行器在空中大机动和急加减速时,航空发动机燃烧室油气比骤变,某些瞬间会跨越油气比极限,导致稳焰困难,面临熄火风险。针对上述问题,本文提出在燃烧室头部施加滑动弧放电激励,通过等离子体助燃技术改善燃烧室减速熄火特性,基于单头部模型燃烧室,研究了不同减油速率下滑动弧等离子体对火焰演化的影响规律。结果表明,施加等离子体助燃能降低脱体火焰距离,将火焰维持在头部附近,以及抑制火焰的衰减速率。在减油速率为8 g/s^(2)条件下,施加等离子体助燃后,脱体火焰距离从63.1 mm缩短至24.8 mm;在燃烧室临近熄火状态下,施加等离子体助燃后火焰质心会向燃烧室头部方向移动,在减油速率为8 g/s^(2)条件下,施加等离子体助燃后火焰质心向燃烧室头部方向移动41.7 mm;另一方面,减油速率为2 g/s^(2)时,施加等离子体助燃使得火焰最大衰减速率降低9.2%。

气体火焰加速掠射粉尘床激起的气体-粉尘复合火焰

在自行设计的全程透明火焰加速管实验系统中,发现气体火焰加速掠过附于壁面的粉尘床时产生特有的非定常火焰结构.在纯气体火焰由弱点火燃烧加速传入壁面附有粉尘层的区域后,单波阵面的气体火焰诱导出瞬态三波阵面火焰,随后转变为气体和粉尘双波阵面火焰,最终形成气体-粉尘混合火焰.短暂存在的瞬态三波阵面火焰由正向传播的气体火焰和粉尘火焰以及反向传播粉尘火焰构成.出现反向传播的粉尘火焰是由于附壁粉尘需要一定的上扬与点火延滞时间.由于反向火焰的出现,在速度沿管长变化图上,速度曲线具有独特的“鸟”形构象.

基于改进YOLOv7的转炉火焰燃烧状态检测研究

针对某炼钢厂A号转炉炉膛火焰燃烧状态分析判定问题,提出基于改进YOLOv7深度学习网络架构结合视频火焰状态的判断方法。首先引入无参平均注意力机制(PfAAM),在不添加参数或超参数的情况下捕获通道注意力和空间注意力,并使用轻量化上采样算子(CARAFE)、功能的内容感知重组进行上采样,使YOLOv7网络获得更好的鲁棒性和准确性。优化后的网络,MAP_0.5值提升了2.4%,精确率提升了5.5%,帧率达到了51.5帧/秒。结合视频图像Matlab火焰状态分析方法,充分利用图像和特征信息增加了对火焰状态判断的可解释性和鲁棒性,并提高了算法的安全性和可信度。实验结果也表明改进算法能够有效提升对火焰燃烧状态识别的准确率和实时性。

转炉烟气与炉口火焰光谱特征的相关性分析及应用

针对转炉烟气存在干扰性和滞后性的问题,利用与其同源产生的光谱信息,修正烟道安装环境对系统数据采集的扰动,研究转炉烟气的光谱分析新技术。为探究两者之间的相关性,首先利用多重分形理论对光谱数据的能量值、连续谱峰值、离散谱峰值比和炉气数据的变化率特征进行运算,求取四者之间的关联性;然后使用粒子群算法优化支持向量机预测模型(PSO-SVM),以光谱数据的能量值、连续谱峰值和离散谱峰值比作为输入,以炉气数据的变化率特征作为输出,进行预测实验。结果表明:能量值、连续谱峰值等4个指标的多重分形谱最大值均接近于1.011492,谱宽均接近于0.000014476,且实验曲线对称性相同,表明多重分形谱具有极强的自相似性和复杂性;同时,预测模型实验结果差异性的均方误差为0.0125。

融合注意力机制的YOLOv8火焰目标检测算法

目前民航客机货舱火灾探测主要通过烟雾探测实现,存在漏报、误报、实时性差等问题,基于视觉的视频图像探测是解决上述问题的重要技术。针对视频图像检测火焰算法多收敛速度慢等问题,提出了基于YOLOv8优化的火焰检测算法模型。首先,在众多视频火焰检测算法中,以火焰检测精准度筛选出YOLOv8算法作为底层火焰检测算法,针对YOLOv8算法,以优化速度为方向,设计了RFAConv卷积方式,运用组卷积方式融合卷积通道,以达到减少YOLOv8计算量、提升运算速度的目的。通过采集模拟货舱大空间火灾火焰图像,验证了优化后的YOLOv8火焰检测算法在检测精度不变的情况下,压缩了10%的参数量,实现了算法的轻量化,提升了运算效率。

火焰原子吸收光谱法测定单晶高温合金中铜锌银含量

文章应用火焰原子吸收光谱法,测定高温合金中的铜锌银元素含量。通过使用盐酸、硝酸、氢氟酸溶解试样,选择Cu 324.75nm、Zn 213.86nm、Ag 328.07nm作为待测元素的分析谱线,研究了最优的仪器参数,研究了基体和共存元素对铜锌银元素测定的影响。结果表明样品标准加入法可以消除基体与共存元素的影响。在最优的试验条件下,铜元素的RSD小于10%,检出限为0.00015%,加标回收率为97%~115%,锌元素的RSD小于10%,检出限为0.00005%,加标回收率为80%~110%,银元素的RSD小于10%,检出限为0.0002%,加标回收率为80%~110%,该方法精密度高、准确度好,可用于高温合金中铜锌银元素含量的测定。

W火焰锅炉全烧烟煤一体化改造方案

在役的燃用低挥发分煤W火焰锅炉普遍存在炉效低、NO_(x)排放高、结焦严重等问题,在双碳目标和“三改联动”背景下急需提升可靠性、经济性和环保性。某电厂进口350MW亚临界W火焰锅炉机组实施了全烧烟煤的一体化改造,涵盖制粉系统、燃烧系统、锅炉受热面改造等方面内容。改造后锅炉运行良好,炉膛不结焦,锅炉效率由改造前91.64%提高至94%以上,锅炉出口NO_(x)大幅降低,调峰能力满足30%负荷深度调峰需要,机组总体性能显著提高。

火焰法原子吸收分光光度计检定中常见技术问题的分析与解决

火焰法原子吸收分光光度计是微量和痕量元素检测的重要工具,其性能直接影响分析结果的可靠性,实际使用中常因预热不足、气路异常、废液管堵塞、火焰高度不当及环境干扰等问题导致基线漂移和信号不稳定,影响检测精度。为提升仪器稳定性,从预热时间优化、气源压力监控、废液管清理、火焰高度调节及环境干扰排查等方面提出具体改进措施,通过实验验证其有效性。结果表明,这些优化方法能够显著提高基线的平稳性,减少信号波动,确保检测结果的精准性和重复性。研究为仪器的规范使用和维护提供了重要参考,为高效精准检测及仪器技术改进奠定了基础。

海洋石油平台火焰探头误报警问题分析及故障排除

利用“质量攻关”的思路对影响海洋石油平台火焰探头安全稳定性的因素进行分析,找出4个末端因素后,通过调查分析、现场测量等方法逐项确定要因及非要因,最终确认导致火焰探头系统安全稳定性低或故障率高的主要原因为:未结合现场实际进行探头的安装调试和未按照标准流程进行探头的维护。在制定解决对策方案并实施后,现场火焰探头误报警次数甚至低于设定目标数,有效杜绝了安全隐患的发生,保证了现场的安全生产。

“W”火焰锅炉燃烧系统改造及实验分析

某600MW机组锅炉在正常运行中频发燃烧波动,氮氧化物排放浓度偏高,炉膛结焦造成前墙水冷壁鳍片温度异常升高拉裂等问题。针对此类问题,该电厂采取了燃烧系统的优化改造,并通过实验进行了系统验证。实验结果表明,经过改造后的燃烧系统显著解决了上述问题,并取得了良好的应用效果。