大型锅炉炉膛断面温度场的试验研究

在大型锅炉炉膛上采用4个CCD火焰探测器检测火焰图像。通过对火焰图像的处理，实现了炉膛断面温度分布的检测，给出了不同工况条件下炉膛断面的温度分布，对结果进行了分析比较。由火焰图像重建的炉膛温度场表明，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，且其偏斜情况与电厂运行经验基本一致。     

数字图像处理技术在锅炉炉膛火焰监测系统中的研究现状

火电厂锅炉炉膛内的燃烧过程是复杂的物理和化学过程,火焰的温度场分布及燃烧状态对于电厂的安全经济运行具有极其重要的现实意义。随着计算机技术和电子技术的发展,以数字图像处理技术为核心的火焰图像监测系统日益成为主流。从火焰图像中提取更多的监视和诊断信息,获得炉膛辐射水平的定量描述,重建燃烧火焰的温度场分布,此项应用技术已成为燃烧学科目前较为热门的研究方向之一。对数字图像处理技术在锅炉炉膛火焰监测系统中应用的范围、内容、方式及研究现状进行了分析和总结。     

燃煤锅炉中火焰黑度的在线检测与分析

在大型电站燃煤锅炉中，辐射是最主要的换热方式，研究煤粉燃烧火焰的黑度（辐射率）对炉内的辐射传热计算有着非常重要的作用。该文提出用彩色摄像机的RGB函数测量火焰黑度。当用彩色CCD摄像机摄取煤粉炉内火焰辐射图像时，实际上获得的是红、绿、蓝三基色波长下的单色辐射图像。基于Wien辐射定律和辐射图像处理技术可以从3幅单色辐射图像中检测到燃粉锅炉中火焰的黑度。该检测方法用黑体炉进行标定。在3种负荷工况下，对两台燃煤锅炉的检测结果表明：沿炉膛高度方向，燃烧器区域的火焰黑度最大，炉膛上部的火焰黑度较小；灰份含量较高的煤，其燃烧火焰黑度较大；当负荷变大时，火焰黑度也随之增加。     

元宝山600MW机组锅炉结渣问题研究及分析

元宝山电厂２号机组，自１９８５年１１月投产后，由于锅炉在燃烧、制粉、过热器超温、除渣等方面存在一系列问题，运行很不正常，负荷低，运行周期短。通过炉内温度场和速度场的计算，从设计及运行两方面进行了分析，提出了改进燃烧器，取消预混段、提高一次风速；改造炉烟系统；合理配煤，尽量燃用结渣倾向较小的煤种；合理组织炉内空气动力工况，防止火焰偏斜等建议。     

光学厚度对大型炉膛三维温度场重建的影响分析

由于工业炉膛的大尺寸以及炉内介质的消光作用，从火焰图像中重建炉膛内三维温度场时，光学厚度是一个重要的影响因素。文中通过建立的辐射成像模型，根据CCD摄像机得到的火焰温度图像，用Tikhonov正则化方法重建炉膛三维温度分布。针对一台10m′10m′20m的大型炉膛，给出了不同的光学厚度下三维温度场的重建误差，并考虑测量误差、介质辐射参数分布、壁面辐射对炉内温度场重建的影响。结果表明：当光学厚度在1~15范围之内，炉内三维温度场的重建结果较好。     

钝体燃烧器火焰变化过程的速度分布特性

实验测量了变工况钝体回流扩散燃烧速度场，定量确定钝体回流燃烧火焰和中心射流主导火焰的转换曲线，分析了燃空速度比对燃烧稳定性的影响。实验中利用粒子图像速度场测量(PIV)技术对不同燃空速度比下的钝体回流扩散燃烧流场进行了测量，考察不同火焰的结构特性及其内部流动状况。由火焰的速度场出发，确定了钝体回流燃烧火焰和中心射流主导火焰的转换曲线。根据测量所得数据发现燃空速度比是决定钝体轴线上最小速度大小及相对位置的主要因素，燃空速度比是决定钝体轴线最小速度与钝体表面距离的重要参数：随着燃空速度比的增加，轴线上最小速度与钝体表面的相对距离先迅速增加，后略有降低，然后再次迅速增加；轴线上最小速度与燃空速度比成线性关系，随着燃空速度比的增加，轴线上最小速度不断增加。     

炉膛内断面温度场与辐射参数同时重建实验研究

在电站燃煤锅炉中,可以通过检测边界辐射信息重建炉内的温度场,炉内介质辐射参数则根据MIE理论分析得到。该文提出用CCD拍摄炉内火焰辐射图像,通过黑体炉标定得到火焰辐射强度图像和辐射温度图像,用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,介质辐射参数从辐射强度图像中更新,两者交替迭代,直到收敛。在1台300MW机组燃煤锅炉上开展了实验研究,给出了4种负荷工况下炉内介质辐射参数与断面温度场的重建结果。     

盲源分离在电气设备温度在线监测中的应用

为了能分离出电气设备在线监测中的温度场图像中的温度信号和噪声信号,给出了一种基于自然梯度算法的盲源分离方法。在简单阐述了盲源分离的基本原理,介绍了盲源分离的基本模型、互信息最小化判据和自然梯度算法后,给出了所提方法的具体实现步骤、仿真实验结果及实际温度场图像的处理结果。结果表明利用该方法可以有效去除了温度场图像中的噪声,提高了在线监测数据的稳定性和可靠性,具有工程应用价值。     

数字化炉膛火焰监测系统研究与应用

介绍某发电厂针对在运燃煤机组采用传统炉膛火焰检测存在自身难以解决的缺陷,研究探讨解决炉膛燃烧诊断及温度场测量实际问题。为实现炉膛优化燃烧、节能减排、提高燃烧效率、降低煤耗等目标,应用先进的燃烧温度场红外监测系统设备,基于图像校正的炉膛火焰燃烧诊断算法,改善燃烧诊断效果,加强炉膛燃烧任意区域的温度在线监控,提供炉膛直观可靠的检测手段,为运行人员掌握被监视区域的燃烧工况、火焰形状及温度场分布变化等信息提供依据。     

最小二乘支持向量机可视化燃烧/排放关联特性的研究

一种基于光学原理的燃烧火焰/温度场测量装置,用以获得实时的炉内燃烧信息,以便实施洁净煤燃烧技术。文中以可视化火焰检测系统对电站锅炉燃烧火焰和温度场进行监测的研究。通过测量,得到了数值化的火焰/温度场信息,对燃烧火焰的图像进行了分析,提取了不同单色波波长下的火焰图像的平均灰度、方差、熵、火焰丰度、能量、最高灰度等特征量,计算得到了温度分布。为了建立锅炉排放与火焰参数及燃烧温度的关系,利用最小二乘支持向量机原理,以火焰参数为主要判据,将得到的表征燃烧的特征量作为最小二乘支持向量机的输入,对NOx排放量进行了预估。结果表明,估计值与实测值具有一致性。