[發明專利]一種鍋爐爐渣含碳量檢測方法

有效

• 申請號: 201711024099.9
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107860715B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 王昭;邢超;趙亞琳;高建民
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種鍋爐爐渣含碳量檢測方法，利用爐渣圖像與參考圖像的信息熵差反映爐渣含碳量變化，得到信息熵差與爐渣含碳量之間的變化規律。通過圖像信息熵差即可便捷地得到準確的爐渣含碳量。該技術無需對爐渣樣本進行實驗室環境下灼燒，稱量失重量等繁瑣操作，無需依賴其他復雜技術，如微波測碳等，并且對爐渣圖像的獲取條件要求低，對拍攝環境不敏感。該技術可以快速實現爐渣含碳量檢測，用時少，效率高，且與灼燒失重法所測得含碳量結果相比，檢測平均誤差達到2％以內，準確度滿足目前檢測要求。

技術領域

本發明屬于檢測領域，具體涉及一種鍋爐爐渣含碳量檢測方法。

背景技術

在各類特種設備中，工業鍋爐是生產、生活中最常見的耗能設備，消耗的原煤約占全國原煤產量的三分之一。開展鍋爐能效測試，推動企業提高節能減排增效，是實現可持續發展的重要途徑。其中，爐渣含碳量是反映鍋爐底渣未完全燃燒熱損失的一項重要指標，如果能夠實現對爐渣含碳量的實時監測，將有助于實時掌握鍋爐燃燒工況并進行相應的調整，為進一步實現燃煤鍋爐的自動控制奠定基礎。

目前鍋爐爐渣含碳量的檢測方法主要采用的是離線式灼燒失重法，微波測碳法，比色卡法以及基于圖像二值化方法等。其中，灼燒失重法主要是在規定的高溫下灼燒含有未燃盡碳的爐渣樣品，爐渣中殘碳燃盡后會使得爐渣樣品的質量減少，將爐渣樣品的燒失量作為樣品的含碳量。采用這種離線方法檢測爐渣含碳量能夠保證測量結果精度較高，測量方法簡單易行，并且設備容易維護，但該方法檢測耗時長，無法實現爐渣含碳量的快速及在線檢測。微波測碳法通過檢測微波功率損耗得到相應的爐渣含碳量水平，該方法雖然檢測速度較快，也具有較高的精度，但是微波能量逸散問題以及爐渣密度的均勻性是爐渣含碳量檢測準確性的主要影響因素。比色卡法在利用比色卡與爐渣樣本比對時，對比對環境要求嚴格，并且依賴于裸眼觀測有失準確性。基于圖像二值化檢測法是對灰度圖像通過選取合適的閾值轉化為二值化圖像，統計未完全燃燒碳部分(黑色像素)在總像素的占比衡量含碳量，其中二值化閾值的選取存在一定的主觀性及盲目性，同時受拍攝環境的影響。

綜上所述，有必要研究一種快速、準確的鍋爐爐渣含碳量檢測方法，對提高能源測試便捷性，實時掌握燃煤鍋爐燃燒情況具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種鍋爐爐渣含碳量檢測方法，該方法基于爐渣圖像信息熵差，對拍攝環境不敏感，根據信息熵差-爐渣含碳量的變化規律，快速準確得到待檢測爐渣的含碳量。

為了達到上述目的，本發明包括以下步驟：

步驟一，選取若干已知含碳量的爐渣樣本；

步驟二，對各爐渣樣本及參考物進行成像，分別獲得爐渣圖像及參考圖像，計算二者圖像之間信息熵差；

步驟三，利用已知爐渣含碳量與其對應爐渣圖像信息熵差進行曲線擬合，得到擬合函數；

步驟四，取含碳量未知的待測爐渣樣本，按步驟二對該樣本成像獲得爐渣圖像，計算其圖像信息熵差；

步驟五，根據步驟四中的信息熵差及擬合函數，計算待測爐渣樣本的含碳量。

步驟一中，對不同燃燒狀態后的爐渣隨機采樣，采用灼燒失重法確定爐渣樣本含碳量。

步驟二中，將任意平整潔凈具有漫反射特性的白紙作為參考物，在自然光條件下，設置相機參數，對白紙成像作為參考圖像。

步驟二中，將爐渣樣本研磨為均勻顆粒，均勻平鋪于參考白紙上，保持拍攝環境及相機參數不變，對放置在參考白紙上的爐渣樣本進行拍攝。

步驟二中，分別截取爐渣圖像及參考圖像的相同區域，使得截取的爐渣樣本圖像中僅包含爐渣，分別標記為爐渣圖像及參考圖像。