[發(fā)明專利]用于控制燃燒設(shè)備的圖像感測(cè)系統(tǒng)、軟件、裝置和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010570243.0
• 申請(qǐng)日: 2010-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102143328A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·L·波;J·科蘭尼諾;J·洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 約翰新科公司
• 主分類號(hào): H04N5/33
• 分類號(hào): H04N5/33;H04N5/335;F23G5/50
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;蹇煒

背景技術(shù)

根據(jù)本發(fā)明，成像系統(tǒng)與火焰生成燃燒設(shè)備例如工業(yè)火炬(flare)、燃燒器和引燃器(pilot)結(jié)合使用以便在戶外環(huán)境中控制火焰生成燃燒設(shè)備的運(yùn)行。

在工業(yè)火炬中(例如廢氣火炬)，一些主要的設(shè)計(jì)點(diǎn)包括：液流能力；無(wú)煙能力；分解(destruction)效率；燃燒效率；火炬氣成分；空氣攜帶度；例如蒸汽噴嘴、空氣扇、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的關(guān)聯(lián)設(shè)備的機(jī)械效率；以及提供點(diǎn)火的需要。最佳的性能要求在最大和最小流速下都對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行平衡。火炬操作者一般期望通過(guò)火炬尖端的最大流速，該最大流速被稱為液流能力。火炬操作者還期望較低的流速，此時(shí)火炬發(fā)生，而不出現(xiàn)煙塵或煙霧，該較低流速被稱為火炬尖端的無(wú)煙能力。還要求操作者分解約98％或更多的火炬氣以便確保該火炬燃放的(discharged)廢物的安全性。該百分比被稱為分解排除效率，或分解效率。

稀釋率是添加到被火炬燃燒的氣體中的空氣和/或蒸汽的量。空氣和/或蒸汽用于輸送附加的包圍空氣以便幫助火炬氣的燃燒。然而，添加太多的空氣或蒸汽至火炬能夠產(chǎn)生被稱為過(guò)度充氣或過(guò)度蒸汽化(over-steaming)的狀態(tài)。實(shí)際上，火炬氣的某些部分會(huì)被過(guò)度充氣或過(guò)度蒸汽化到其不再可燃的程度，從而降低了該火炬的效率。

蒸汽或空氣輔助經(jīng)常用來(lái)促進(jìn)達(dá)到上述的無(wú)煙能力所需的混合。蒸汽火炬使用高速蒸汽來(lái)幫助空氣的混合和攜帶。該火炬的蒸汽部分的設(shè)計(jì)通常為使得當(dāng)火炬氣離開(kāi)蒸汽火炬尖端時(shí)空氣和蒸汽貫穿噴嘴或混合管分布。蒸汽的目的在于充當(dāng)一種運(yùn)動(dòng)流體以便攜帶附加的包圍空氣。一些蒸汽或空氣分布在火炬尖端內(nèi)作為凈化氣體以防止火焰在火炬尖端內(nèi)燃燒。過(guò)量的蒸汽和/或空氣會(huì)產(chǎn)生不可燃的混合物從而降低了火炬的效率。

如果容許火焰在尖端內(nèi)穩(wěn)定或當(dāng)火焰在尖端內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，火炬尖端會(huì)被損壞。這典型地發(fā)生在火炬氣流速較低、或使用非常低的凈化速率時(shí)。因此，分布在火炬尖端內(nèi)的蒸汽在所有時(shí)間內(nèi)都連續(xù)地流動(dòng)。

操作者通常將蒸汽向上調(diào)節(jié)為比規(guī)定值更高以便尖端在較小的火炬燃燒事件期間需要較少的干預(yù)。然而，蒸氣流會(huì)具有淬滅燃?xì)饬骱?或使得燃?xì)饬鞫栊曰皆撊細(xì)獠话l(fā)生氧化的程度的可能性。這能夠使得潛在地有害的流流向大氣并降低火炬效率。

在寒冷氣候中，優(yōu)選空氣，因?yàn)檎羝麜?huì)結(jié)冰。這類火炬通過(guò)一或多個(gè)具有數(shù)百馬力的電機(jī)的大型、電扇輸送大量的空氣至火炬尖端。大型的火炬可以具有四個(gè)或更多個(gè)將空氣輸送至尖端的風(fēng)扇。這些風(fēng)扇中的至少一個(gè)或多個(gè)將是雙速風(fēng)扇，并將在100％的時(shí)間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)其他的風(fēng)扇為停機(jī)狀態(tài)，其等待著火炬燃燒事件。該雙速風(fēng)扇負(fù)責(zé)小型的過(guò)程或凈化速流(purge?rate?flow)。用于在所有的時(shí)間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)該雙速風(fēng)扇的電能的成本是可觀的。

即使在低速或半速情況下，空氣火炬中的翼式軸流風(fēng)扇(vane?axial?fan)可以輸送綽綽有余的空氣流。與泄漏閥關(guān)聯(lián)的正常凈化速流和尖端上游的處理能產(chǎn)生可觀的燃?xì)饬髦粱鹁妗Ｈ欢c燃?xì)庥嘘P(guān)的凈化速流速度，對(duì)于大型的尖端，可以在約一英尺/秒(約0.3米/秒)之下。半速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)可能會(huì)輸送足以向火炬尖端產(chǎn)生燃?xì)夂涂諝獾牟灰兹?!-- SIPO -->的或分層的混合氣流的空氣流速。從尖端排出未氧化的廢物的可能性則成為問(wèn)題并可能違反環(huán)保要求。如果凈化或泄氣率低于預(yù)期值，分解效率會(huì)降低至低于可接受的要求的水平。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種火炬控制系統(tǒng)。該火炬控制系統(tǒng)包括基于光學(xué)的成像系統(tǒng)和自動(dòng)化火炬控制處理器。基于光學(xué)的成像系統(tǒng)包括至少一個(gè)圖像捕獲裝置以及一個(gè)圖像處理器，圖像捕獲裝置朝向至少一個(gè)向周圍環(huán)境燃放的火炬取向。圖像處理器包括至少一個(gè)能夠電子地分析火炬的所捕獲的圖像，以及能夠在火炬和周圍環(huán)境背景之間進(jìn)行區(qū)分的圖像處理算法。自動(dòng)化火炬控制處理器限定用于火炬的控制系統(tǒng)，其中自動(dòng)化火炬控制處理器響應(yīng)于從所述圖像處理器接收的分析來(lái)控制所述火炬。