A Passive Mid-Infrared Sensor to Measure Real-Time Particle Emissivity and Gas Temperature in Coal-Fired Boilers and Steelmaking Furnaces
Notice bibliographique
Résumé
A novel technique for measuring gas temperature and spectral particle emissivity in high-temperature gas-particle streams is presented. The main application of this optical sensor is to improve the process control of batch unit operations, such as steelmaking furnaces. The spectral emission profile of CO and CO2 and the continuous particle emission in the 3.5 to 5 μm wavelength region was recorded and analyzed in real time with a low-resolution passive sensor. The sensor consisted of light collecting optics, a dispersion element (grating spectrometer) and a 64-pixel pyroelectric array. Wavelength and radiance calibrations were performed. The temperature of the gas-particle medium (Tg+p) followed from the least-squares minimization of the difference between the measured radiance in the 4.56-4.7 μm region –which saturates due to the large CO2 concentrations and path lengths in industrial furnaces– and the corresponding blackbody radiance. Particle emissivity (εp) was calculated at 3.95 μm from an asymptotic approximation of the Radiative Transfer Equation that yields the emerging radiance from a semi-infinite particle cloud. The major source of error in the magnitude of Tg+p and εp could come from particle scattering. Through the method of embedded invariance an expression was developed to estimate the lowering effect of particle size and volume fraction on the saturation of the 4.56-4.7 μm CO2 emission region. An iterative procedure for correcting the values of the gas-particle temperature and particle emissivity was applied to the datasets from the two industrial tests. Results from the measurement campaigns with the infrared sensor prototype at two full-scale furnaces are presented. A proof-of-concept test at a coal-fired boiler for electricity production was followed by more extensive measurements at a Basic Oxygen Furnace (BOF) for steelmaking. The second test provided temperature and particle emissivity profiles for eight heats, which highlighted the simplicity of the technique in obtaining in-situ measurements for modeling studies. Through the analysis of the particle emissivity profile in the BOF and the definition of a new variable –the minimum carbon time– a novel end-point strategy to stop the injection of high-purity oxygen during low-carbon heats in BOF converters was proposed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».