[發明專利]基于數字圖像處理技術的灰渣厚度監測方法及裝置

無效

• 申請號: 201210556896.2
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103063150A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 周昊;周斌;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及燃煤電站鍋爐積灰結渣厚度監測領域，尤其涉及一種基于數字圖像處理技術的灰渣厚度監測方法及裝置。

背景技術

煤中的礦物質和無機成分經爐內燃燒后變成煤灰。當煙氣流經受熱面時這些煤灰和其它的不可燃物質一起慢慢沉積下來，造成受熱面的沾污。沾污現象分為兩類：結渣和積灰。

所謂結渣，是指受熱面壁上熔化了的灰沉積物的積聚，它與因受各種力的作用而遷移到壁面上的某些灰粒的成分、熔融溫度、粘度及壁面溫度等因素有關，多發生在爐膛水冷壁、衛燃帶、屏式過熱器、凝渣管等輻射或半輻射受熱面，以及靠近爐膛出口的部分對流受熱面，在爐膛下部冷灰斗也可能發生結渣現象。這些部位的煙氣溫度較高，在燃燒過程中，軟化或者熔融狀的灰顆粒粘結在受熱面上，在受熱面上不斷生長、積累，形成覆蓋層。由于經歷過熔融或者燒結，難以分辨最初沉積顆粒的形狀和界限。

所謂積灰，是指溫度低于灰熔點時灰沉物在受熱面上的積聚，多發生在對流過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器等對流受熱面。這些部位的煙氣溫度低于煤灰的軟化溫度，沉積物大多由固態飛灰顆粒堆積形成，顆粒之間有清晰的界限。外表面有時會發生部分燒結，形成一個比較硬的殼。低溫受熱面上由于酸性結露和腐蝕導致的飛灰沉積也歸屬于積灰。發生在煙氣側的結渣與積灰現象，是由于煤中含有的不可燃礦物質，以及燃燒中的衍生物，在受熱面上的物理和化學沉積而導致的。

市場上積灰、結渣可視化成像設備基本無法工作在1400℃的高溫流場中，特別是屏式過熱器、高溫過熱器處的結焦，主要原因電站鍋爐內的環境惡劣，溫度過高，飛灰沾污等原因易損壞成像設備。

公開號為102253081A的中國發明專利公開了一種基于聲學原理的電站鍋爐爐膛積灰監測方法，具體方法是首先建立一套成功的爐內結渣監測系統，從燃燒區以上，在按吹灰器分區，成對布置爐膛內煙氣聲波測溫點和渣層表面聲波測溫點，提取有效的衡量結渣嚴重程度的特征參數；通過上述的聲波測溫點，利用聲波測溫技術對爐膛出口煙氣溫度和鍋爐水冷壁溫度進行測量，并建立爐膛灰污監測模型，判斷爐膛整體灰污情況或爐膛局部受熱面是否結焦或積灰。上述的裝置無法實現高溫下實時在線精確獲取灰渣的厚度這一重要參數。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于數字圖像處理技術的灰渣厚度監測方法及裝置，可算得爐膛內的灰渣厚度。

一種基于數字圖像處理技術的灰渣厚度監測方法，包括以下步驟：

1)將結渣探針伸入爐膛內，并通過成像系統拍攝結渣探針端面的結渣圖片；

2)獲取上述的結渣圖片，并利用Canny邊緣提取算子提取所述結渣圖片中的邊緣圖片；

3)利用圓的Hough變換算法來檢測邊緣圖片中結渣探針端面圓，并獲得圓心和半徑R，以及半徑長度內的像素值P_r；

4)計算所述邊緣圖片中的灰渣最高點，及其和圓心這段長度間的像素值P_h；

5)根據公式h＝R(P_h-P_r)/P_r，可得到灰渣的厚度h。

在步驟2)中，計算機利用Matlab程序從成像系統內獲取結渣圖片；在步驟4)中，同樣采用Matlab程序可得到邊緣圖片中灰渣最高點。

在監測過程中，拍攝到的結渣圖片中結渣探針端面變化量很小，可以忽略不計，因此可將結渣探針端面的半徑R設為常數。

本發明還提供了一種基于數字圖像處理技術的灰渣厚度監測裝置，包括：

結渣探針，由結渣桿和結渣探頭組成，所述結渣探頭伸入鍋爐爐膛內；

成像系統，用于采集所述結渣探頭端面的結渣圖片；

水冷裝置，套設在所述成像系統外；

計算機，用于對所述結渣圖片進行分析處理。

成像系統伸入爐膛內，拍攝到結渣探頭端面的結渣圖片，并將該圖片實時地傳送至計算機，通過計算機處理分析當前結渣探頭端面的結渣厚度，相關人員可通過結渣厚度這一參數評價煤種的積灰、結渣的嚴重程度，對于該煤種在鍋爐中使用具有指導作用。

所述結渣探頭帶有容納腔，所述結渣桿的一端伸入容納腔內，且結渣桿的外壁與結渣探頭密封配合。

所述結渣桿內帶圓柱形的第一導熱油通道，以及與第一導熱油通道連通，且套設在所述第一導熱油通道外的環形的第二導熱油通道；所述結渣桿的側壁設有與第二導熱油通道連通的導熱油進口，結渣桿的端部設有與第一導熱油通道連通的導熱油出口。