[發明專利]一種氣化爐火焰檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201811339885.2
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109442474B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 崔棟剛;田黎
• 申請（專利權）人: 西安艾貝爾科技發展有限公司
• 主分類號: F23M11/04
• 分類號: F23M11/04
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

1.一種氣化爐火焰檢測方法，其特征在于：

氣化爐火焰檢測裝置，包括爐膛火焰圖像采集系統（101）、CCD相機（102）、火焰智能分析系統（103）、輔助設備（104）、爐膛火焰視頻輸出裝置（105）和氣化爐輸出控制裝置（108）；

所述爐膛火焰圖像采集系統（101）安裝于爐膛內部燃燒器附近，用于采集并輸出氣化爐爐膛火焰圖像，輔助設備（104）用于對爐膛火焰圖像采集系統（101）進行吹掃、冷卻；火焰智能分析系統（103）用于對氣化爐點火過程及正常燃燒過程的火焰進行智能檢測，并根據檢測結果輸出控制信號控制氧氣和煤粉的投放及投放時間的設置；氣化爐輸出控制裝置（108）根據火焰智能分析系統（103）輸出的控制信號對進料進行控制；

所述爐膛火焰圖像采集系統（101）包含A、B兩路火焰圖像采集線路，A路火焰圖像采集線路與安裝于爐膛外側的CCD相機（102）相連，CCD相機（102）用于接收A路火焰圖像采集線路的火焰圖像信號，并轉化成數字信號發送至火焰智能分析系統（103）；B路火焰圖像采集線路與爐膛火焰視頻輸出裝置（105）相連，爐膛火焰視頻輸出裝置（105）用于接收B路火焰圖像采集線路的火焰圖像信號并送至監控室（106）；

所述A路火焰圖像采集線路包括A路火焰信號采集探頭（1011）和A路火焰信號輸出光纖（1012），B路火焰圖像采集線路包括B路火焰信號采集探頭（1013）和B路火焰信號輸出光纖（1014）；

所述的輔助設備（104）包括吹掃裝置和伸縮裝置，通過伸縮裝置將爐膛火焰圖像采集系統（101）的探頭深入氣化爐預定位置，通過吹掃裝置對爐膛火焰圖像采集系統（101）進行冷卻吹掃；

氣化爐火焰檢測方法具體包括如下步驟：

（1）、氣化爐火焰圖像采集與輸出

爐膛火焰圖像采集系統（101）采集并輸出氣化爐爐膛火焰圖像，A路火焰圖像采集線路采集氣化爐火焰圖像信號用于火焰智能分析系統（103）應用，智能判斷氣化爐是否點燃；B路火焰圖像采集線路為備用線路，通過爐膛火焰視頻輸出裝置（105）輸出至監控室（106），用于在線監測氣化爐爐膛燃燒情況；當A路采集氣化爐火焰圖像信號出現故障時，B路圖像采集信號用于火焰智能分析，在故障解除后，A、B兩路火焰圖像采集線路恢復原有功能；

（2）、氣化爐火焰圖像轉化為數字信息

CCD相機（102）接收爐膛火焰圖像采集系統（101）輸出的A路采集氣化爐火焰圖像信號，轉化成數字信號，發送至火焰智能分析系統（103）用于氣化爐是否點燃的分析數據；

（3）、氣化爐點燃智能分析

火焰智能分析系統（103）對接收CCD相機（102）轉化的氣化爐爐膛燃燒火焰數字信號進行智能分析；

（4）、輸出氧氣、煤粉、點火通路的控制信號

火焰智能分析系統（103）智能判斷氣化爐點火是否成功并輸出相關控制信號，氣化爐輸出控制裝置（108）根據火焰智能分析系統（103）輸出的控制信號對進料進行控制；當判斷點火失敗時，輸出控制信號立即切斷氧氣與煤粉通路，對爐內進行吹掃后準備進行下一次點火操作；當判斷點火成功時，繼續檢測氣化爐火焰，提取圖像中亮度、顏色、對比度、灰度、火焰形狀信息，將此信息作為智能算法的輸入參數提供給人工智能算法進行處理，從而判斷爐內燃燒狀態，并輸出控制信號控制氧氣和煤粉的投放和投放時間，實現燃氣爐的高效運行；

所述火焰智能分析系統（103）包括自學習訓練得到圖像識別算法、實施火焰圖像處理以及具有智能分析判斷氣化爐是否點燃功能，具體實現步驟如下：

（4.1）、火焰智能分析系統（103）存儲有專家診斷的火焰圖像庫（1031）；火焰智能分析系統（103）智能提取出爐膛火焰的亮度、火焰面積、火焰面積增長率、火焰輪廓數據；火焰智能分析系統（103）對氣化爐爐膛火焰特征數據通過人工智能技術進行自學習訓練，得到自學習訓練圖像識別算法（1032）；

（4.2）、火焰智能分析系統（103）接收氣化爐爐膛火焰實時數據，對火焰實時數據進行濾波處理、邊緣輪廓處理、亮度信號處理，并提取出爐膛火焰的亮度、火焰面積、火焰面積增長率、火焰輪廓數據用于智能分析；系統應用自學習訓練圖像識別算法智能分析實時采集的火焰特征數據，判斷氣化爐是否點燃，并將結果反饋至DCS；

（4.3）、火焰智能分析系統（103）存儲檢測到的氣化爐爐膛火焰圖像及分析結果，并將檢測分析后的圖像補充到火焰圖像庫（1031），獲取海量的數據庫，通過再次自學習獲取高精度火焰圖像識別算法；

（4.4）、火焰智能分析系統智能判斷氣化爐點火是否成功并輸出相關控制信號，當判斷點火失敗時，輸出控制信號立即切斷氧氣與煤粉通路，對爐內進行吹掃后準備進行下一次點火操作；當判斷點火成功時，繼續檢測氣化爐火焰，提取圖像中的亮度、顏色、對比度、灰度、火焰形狀信息，將此信息作為智能算法的輸入參數提供給人工智能算法進行處理，從而判斷爐內燃燒狀態，并輸出控制信號控制氧氣和煤粉的投放和投放時間；

（5）、氣化爐火焰在線視頻

B路采集氣化爐火焰圖像信號通過爐膛火焰視頻輸出裝置（105）輸出至監控室（106），在監控室（106）內在線監測氣化爐爐膛燃燒視頻；

（6）、氣化爐火焰檢測裝置吹掃與伸縮功能

當氣化爐進行火焰檢測時，通過輔助設備（104）將火焰檢測裝置的探頭深入氣化爐預定位置，并對爐膛火焰圖像采集系統（101）進行吹掃、冷卻，使探頭處于低溫環境工作，并吹掃附著在鏡頭上的粉塵。