燃煤锅炉炉膛断面温度场可视化实验研究

在一台300MW燃煤锅炉上进行了炉膛断面温度场可视化实验研究，采用炉膛燃烧数值模拟程序计算沿炉膛高度平均颗粒容积份额的变化，计算出温度场重建所需的辐射参数，由火焰图像重建的炉膛温度场结果表明，燃烧器区域之上某一个断面的温度场呈现典型的单峰分布特征，且其偏料情况与电厂运行经验基本一致；250MW负荷水平下的最高温度比200MW负荷水平下的最高温度高约80K；断面温度场可视化结果刷新一次的时间不超过5s，满足在线监测的要求。     

炉膛燃烧温度场三维可视化监测方法模拟研究

为了利用火焰图像监测装置检测到的炉膛燃烧辐射能分布图像信息重建三维燃烧温度场，作者提出了一种针孔成像条件下的快速方法计算CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器件）靶面接收的辐射能。成像像素接收到的系统网格单元的辐射能的份额的计算结果和辐射能图像计算结果均体现了成像过程的方向选择性和辐射能传递规律的作用。针对炉膛燃烧三维温度场重建的严重病态问题建立了一种基于Tikhonov正则化的求解方法，对于单峰型三维温度分布重建模拟计算结果表明，即使辐射图像检测包含均方差达到0.11的误差，温度场重建误差仍能维持与测量误差基本相当的水平，温度分布可视化质量较高，各种图像检测组合方式的重建结果比较显示，炉膛四角沿高度方向每隔5m左右交叉对角布置两个辐射图像采集装置，能够获得较好的全炉膛温度场可视化结果。     

基于炉内火焰辐射图像的断面温度场的重建方法研究

讨论了面向炉膛火焰的基于辐射图像的三维断面温度场测量;在分析了测量的辐射物理模型的基础上,提出了优化重建模型,进而提出了将罚函数法、模拟退火法、单纯形法结合起来的切实可行的重建算法。并在某电厂的锅炉上者了验证性的试验。     

利用火焰图像同时重建温度场和浓度场的试验研究

煤粉火焰图像是火焰辐射经过发射、衰减和散射等过程后到达摄像机靶面的投影。火焰发射出的辐射强度与火焰自身的温度密切相关，而辐射强度的衰减则取决于弥散介质的特性和浓度。该文首先研究了辐射衰减系数与粒子浓度场的关系，提出了对温度场和浓度场进行同时重建的控制方程。最后，在小型燥粉炉上进行断面温度场和浓度场的重建试验。图ll参l2     

运用代数迭代技术由火焰图像重建三维温度场

在运用图像处理的方法测量火焰温度场的研究中,从摄像机获取的二维累积图像中重建出包含每个断面温度分布的三维温度场,是关系到能否投入实际应用的关系问题,结合扇形计算机断层成像原理和火焰辐射传递方程,推导出辐射强度随投影路径衰减的控制方程。将火焰断面网格化之后,运用代数重建技术对离散方程温度和辐射衰减系数同时迭代求解。在油煤混烧的燃烧器上运用该方法进行实验研究,并结合算法的数值模拟,对其可能误差和改进方     

电站锅炉炉内三维温度场在线检测与分析

在1台670t/h电站锅炉上安装了1套三维温度场可视化监测系统,该系统由炉膛火焰图像探测器、视频分割器及工控机等组成。通过对炉膛火焰辐射图像的处理,采用正则化方法实现了炉膛内三维温度场(沿锅炉高度方向划分为12层横截面)的在线监测。检测结果表明,由于该锅炉掺烧高炉煤气。在沿炉膛高度方向上形成了两个燃烧高温区;炉内平均温度与机组负荷和主汽压力的相关性较好;通过对一次锅炉灭火事件的分析,表明该系统在燃烧诊断方面具有重要作用。     

利用火焰图像重建三维温度场的模型和实验

火焰温度场的非接触测量对于能源领域的生产和控制具有重要意义，根据摄像机光学成像模型和辐射传递原理，提出了根据火焰图像重建火焰三维温度场的模型和方法．采用代数重建技术ART对温度场控制方程进行求解，在煤粉试验炉上进行了三维温度场测试，测试结果为进一步研究温度场重建奠定了基础。     

炉膛中二维温度场与辐射参数的同时重建

辐射逆问题研究受到了广泛的关注。以炉膛为研究对象,开展了二维温度场与辐射参数同时重建的研究。用CCD接收边界辐射强度图像和辐射温度图像,提出用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,从辐射强度图像中更新辐射参数,两者交替迭代,直到收敛。模拟计算表明,在测量数据中加入标准方差为0.02,0.05的正态分布的误差后,仍可以较好地重建出介质温度场与辐射参数。图4表4参13     

工业炉内火焰图像在线检测系统及其试验

要实现工业炉内三维温度场的可视化,必须采集炉内的辐射图像。用两只火焰图像探测器和相应的计算机图像采集处理系统,在武钢热轧带钢厂3#加热炉中进行了火焰图像在线检测的试验研究。首先介绍了系统的硬件特别是探头的冷却系统配置情况;随后进行烧嘴调试试验,检验了系统的运行情况,特别是检验了探头摄取的图像质量,良好的图像质量为下一步图像处理和三维温度场可视化提供了有效的保证。     

基于辐射图像处理的单火嘴三维温度场测量

利用辐射图像处理方法对一台单火嘴卧式试验炉开展了三维温度场测量的实验研究,并结合温度分布分析了燃烧器火焰长度、火焰直径等特征参数,与图像边缘提取算法得到的火焰外形参数一致.通过多支热电偶对温度场监测精度进行了验证,测量误差小于6%.将三维温度场测量技术应用于单燃烧器火焰监视,有助于全面了解火焰燃烧状态,指导燃烧器优化设计.     

煤粉燃烧一维温度分布可视化模拟研究

现有的红外线热像仪监测火焰时只能提供火焰累积温度图像,无法提供火焰内部温度分布信息。在一定条件下煤粉炉膛内的局部燃烧过程可近似为一维对象,本文作者提出采用两只探头分别从其两炉壁开孔处拍摄火焰图像,运用图像处理技术和辐射传递原理重建出两探头之间的一维温度分布。对两种典型温度分布对象,采用两种火焰监测方式,分别进行了模拟研究,并给出了实验的初步结果。结果表明以适当的拍摄角度可获得良好的重现效果,说明其方法具有应用价值。     

基于火焰图像处理的炉膛辐射能信号的检测及分析

采用基于火焰图像处理的炉膛辐射能信号检测系统对湘潭电厂300MW燃煤机组进行了现场检测， 并对炉膛辐射能信号与机组主要运行参数之间的关系进行了分析，结果表明，在一定程度上，炉膛辐射能信号不仅可以预测机组的实际出力，还可以反映出炉 内的燃烧状况。     

Simultaneous Measurement of Three-Dimensional Temperature Distributions and Radiative Properties Based on Radiation Image Processing Technology in a Gas-Fired Pilot Tubular Furnace

An on-line three-dimensional temperature measurement experiment was carried out in a gas-fired pilot tubular furnace. Four flame image detectors were utilized to obtain two (red and green) monochromatic radiation intensity distributions, which can be calculated by the DRESOR method based on the radiation image processing technology. Then a revised Tikhonov regularization method was developed to reconstruct three-dimensional temperature distributions from the green monochromatic radiative intensity. Meanwhile, a Newton method combined with a least-squares method was used to simultaneously reconstruct radiative properties from the red one. The two calculation procedures were performed alternately, forming an iterative algorithm to a simultaneous reconstruction of temperature and radiative properties. The reconstructed temperatures agreed well with those measured by thermocouples for different cases with different calorific values and components of gas. The largest relative error was less than 3%, which validated the effectiveness and accuracy of this reconstruction algorithm. Moreover, the nonuniform radiative properties for the flame and nonflame regions were determined to improve the accuracy of temperature measurement by a rigorous comparison test. Finally a set of reasonable fixed radiative properties for the media and walls was chosen for the on-line detection of temperature. The visualized temperatures obtained by the present method agreed reasonably with those measured by thermocouples for all cases, with the largest relative error less than 5%. The present method based on radiation image processing technology is reliable for on-line temperature measurement and shows a good accuracy for its application in the combustion industry.     

增压锅炉燃烧监测试验研究

增压锅炉是船用蒸汽动力装置中的700 K左右,而在高负荷运行时火焰温度约为1 900 K,辐射温度与数值模拟结果吻合较好;同时,对锅炉6种不同运行负荷下火焰辐射能信号监测分析发现,辐射能信号与过热蒸汽温度和烟气温度的变化趋势也基本一致,有利于将辐射能作为反馈信号引入到控制系统中,从而优化锅炉控制.     

工业炉三维温度场可视化试验研究

在武汉钢铁公司热轧带钢厂一台步进式加热炉上安装了一套三维温度场可视化监测系统。首先介绍了系统测温原理和图像处理方法,再给出了烧嘴调试试验的结果。通过现场实时运行的结果证明,本系统能较准确直观地在线检测不同工况下,炉内温度分布及板坯温度分布的变化情况。通过三维温度分布综合分析诊断,可望提供各烧嘴燃料量和风量优化调整,加热工件在炉内最佳加热时间等指导信息,为工业炉安全和经济运行提供新型的现代化的监控手段。