[發明專利]一種循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別的方法及裝置

在審

• 申請號: 202210980207.4
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115405920A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 李廉明;王愛晨;汪守康;龔俊;孟志浩;章平衡;王敬宇;宋焜;林誠乾;黃群星
• 申請（專利權）人: 嘉興新嘉愛斯熱電有限公司;浙江大學
• 主分類號: F23C10/28
• 分類號: F23C10/28;G06F17/18;G06V10/764;G06V20/50
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 熊亮亮

本發明公開了一種循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別的方法和裝置，包括面陣固態激光雷達傳感器，通過爐體的后墻上的觀察孔，正對爐內燃燒的火焰及煙氣，獲取爐內顆粒的圖像及位置信息；觀察孔，位于流化床密相區與稀相區交界面水平面上；數據線，將面陣固態激光雷達傳感器獲取到的數據傳輸到數據終端上；工控機，接收數據線傳輸過來的面陣固態激光雷達傳感器所獲取到的圖像和位置信息，并通過循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別程序實時輸出爐內顆粒物混合狀態。本發明具有對高溫煙氣抗干擾性強、結構簡單、安裝便捷、經濟性高、穩定性高、能實時更新等優點，能實現流化床爐內燃燒狀況的在線診斷，提高鍋爐的經濟性和安全性。

技術領域

本發明涉及循環流化床燃燒診斷技術領域，更具體地說，它涉及一種循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別的方法及裝置。

背景技術

循環流化床鍋爐是我國最常用的鍋爐爐型之一，具有氮氧化物排放低、可實現在燃燒過程中直接脫硫、燃料適應性廣、燃燒效率高和負荷調節范圍大等優勢。循環流化床鍋爐對燃料的廣適應性，解決了污泥等固體廢棄物的資源化利用這一世界性難題，該爐型采用流態化燃燒，燃料經破碎機破碎至合適的粒度后，經給料機從燃燒室布風板上部給入，與燃燒室熾熱的沸騰物料混合，被迅速加熱，燃料迅速著火燃燒，在較高氣流速度的作用下，充滿爐膛，并有大量的固體顆粒被攜帶出燃燒室，經氣固分離器分離后，分離下來的物料通過物料回送裝置重新返回爐膛繼續參與燃燒。經分離器導出的高溫煙氣，在尾部煙道與對流受熱面換熱后，通過除塵器，由煙囪排出爐內顆粒物的混合狀態可以有效反映爐內流化狀況、燃燒情況。

循環流化床爐內的顆粒運動狀態在稀相區和密相區相差較大，在稀相區和密相區交界面附近的顆粒物混合狀態可以有效的表征爐內顆粒物的混合狀態，同時還可以基于顆粒物混合狀態預測鍋爐的積灰結渣情況，并進一步通過對一二次風、進料的控制來優化鍋爐的燃燒系統，有效提高鍋爐熱效率，延長鍋爐壽命，為鍋爐運行提供十分有力的指導作用。

現階段我國電廠主要靠安裝在風室和密相區范圍內的密集的壓力傳感器來判斷爐內的流化狀態，對顆粒物混合的狀況沒有直觀的觀察手段，同時爐內溫度高，煙氣及顆粒物的濃度較大，普通光學探頭無法較好地識別爐內顆粒的流化狀態。故目前缺少一種切實有效的手段來判斷爐內顆粒物的混合狀態。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別的方法及裝置，解決現有技術中對循環流化床爐內顆粒物混合狀態難以直接實時觀測分析的問題，該裝置簡單、穩定且經濟性好，檢測流程也更為高效。

為解決上述技術問題，本發明的目的是這樣實現的：本發明所涉及的一種循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別的方法及裝置，包括：面陣固態激光雷達傳感器，通過爐體的后墻上的觀察孔，正對爐內燃燒的火焰及煙氣，獲取爐內顆粒的圖像及位置信息；觀察孔，位于流化床密相區與稀相區交界面水平面上，且在后墻的中心線上；數據線，將面陣固態激光雷達傳感器獲取到的數據傳輸到數據終端上；工控機，接收數據線傳輸過來的面陣固態激光雷達傳感器所獲取到的圖像和位置信息，并通過循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別程序實時輸出爐內顆粒物混合狀態，指導鍋爐燃燒，優化運行狀態。所述循環流化床爐內顆粒物混合狀態識別程序，包括以下過程：

(1)將獲取到的圖像灰度化處理，圖中的亮點(灰度值越靠近255越亮)為流化床中燃燒的顆粒物；

(2)設置合適的閾值，將灰度圖二值化，可以將不同灰度的亮點統一變為黑色的點，背景變成白色，以便統計顆粒數及位置信息；

(3)將圖像中的每一個黑點分別標記為S1[x1,y1]，S2[x2,y2]……Sn[xn,yn]；

(4)由于圖像為面陣固態激光雷達傳感器獲取，可以獲取到每一個黑點的縱向距離z1，z2……zn，則每一個黑點的三維坐標為S1[x1,y1,z1]，S2[x2,y2,z2]……Sn[xn,yn,zn]；