[发明专利]锅炉、容器内的火焰的形状特征参数测量方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种火焰的特征区域的形状参数的具体数值的测量方法及装置，特别涉及一种锅炉、容器内的火焰的形状特征参数的具体数值的测量方法及装置；属于能源节能领域。

背景技术：

气体、液体（包括水－煤浆）、固体等可燃物在锅炉等容器内燃烧、反应产生火焰，火焰大致可以分为未燃区、初燃区、燃烧区等特征区域，燃煤的燃烧区火焰前端融入到全炉膛中心火焰，边界不明显；燃油的燃烧区前后端边界明显；火焰的大小、形状反映了可燃物与助燃剂反应的状态。

目前国内、国外针对锅炉等容器内燃烧反应，没有对火焰特征区域的形状参数进行测量方法及装置，只能依靠传统火检检测到的火焰强度这个非常模糊参数，结合其它间接参数，对于容器内燃烧状态的进行的分析，不同人员分析判断的结果不尽相同，根据判断结果来操作调整可燃物和助燃剂。 

发明内容：

本发明的目的是填补国内、外现有技术的空白，而提出了利用图像火焰探头、图像视频分析来测量锅炉、容器内的火焰特征区域的长度、宽度、扩散角等火焰特征区域的形状参数的方法及装置。

本发明的装置技术方案是这样实现的，一种锅炉、容器内的火焰的形状特征参数测量装置，其特征在于，由图像火焰探头（10）、视频图像分析装置（13）构成；视频图像分析装置（13）与图像火焰探头（10）分离设置或一体化设置，视频图像分析装置（10）与图像火焰探头（1）分离设置时，视频图像分析装置（13）与图像火焰探头（10）通过视频信号线（12）相连。视频分析装置（13）基于喷燃器（1）、图像火焰探头(10)内部的摄像机(11)的光心（4）的位置，依据摄像机（11）像面中的特征区域的边界的像素的位置/角度，运算、测量出火焰的特征区域的形状特征参数的具体数值，根据运算结果的数值输出对应大小的信号，输出/指示的火焰的特征参数的信号中有火焰的特征区域的形状特征参数的具体数值的信号；

输出/指示的火焰的特征区域的形状特征参数的具体数值的信号，至少有下列中的参数的一项或下列中的参数的组合/基准变换后的参数的具体数值的信号：

未燃区前端边界到喷燃器（1）出口平面的垂直长度信号, 未燃区前端宽度即初燃区后端的宽度信号，未燃区的扩散角信号；初燃区前端边界到喷燃器（1）出口平面的垂直长度信号, 初燃区前宽度即燃烧区后端的宽度信号，初燃区的扩散角信号；燃烧区前端边界到喷燃器（1）出口平面的垂直长度信号, 燃烧区前宽度的信号，燃烧区的扩散角信号。

本发明的方法技术方案是这样实现的，一种锅炉、容器内的火焰的特征区域的形状参数的具体数值的测量方法，其特征在于，

首先，将图像火焰探头安装在锅炉、容器壁上的喷燃器附近，图像火焰探头内部的摄像机物镜的光轴与喷燃器出口中心线或喷燃器喷出的理想火焰中心线不平行，有夹角，图像火焰探头内部摄像机物镜的光轴与喷燃器出口中心线或喷燃器喷出的理想火焰中心线在一个平面或异面；

其次，图像火焰探头对锅炉、容器内部的火焰进行采样，获取图像视频；

第三，把图像火焰探头摄取的视频图像信号，输出到视频图像分析器；图像火焰探头摄取的火焰视频图像信号，可以为模拟信号，也可以为数字信号，通过视频信号线）输出到到视频图像分析器；

第四，视频图像分析器基于喷燃器、图像火焰探头内部的摄像机的光心的位置，依据摄像机像面中的火焰的特征区域的边界的像素的位置/视角，建立关系、运算测量出火焰的特征区域的形状特征参数的具体数值，至少包括下列中的参数的一项或下列中的参数的组合/基准变换后的参数的具体数值：

未燃区前端边界到喷燃器出口平面的垂直长度, 未燃区前端宽度即初燃区后端的宽度，未燃区的扩散角；初燃区前端边界到喷燃器出口平面的垂直长度, 初燃区前宽度即燃烧区后端的宽度，初燃区的扩散角；燃烧区前端边界到喷燃器出口平面的垂直长度, 燃烧区前宽度的，燃烧区的扩散角。

本发明的有益效果

锅炉、容器的操作人员可以根据测量结果，调整进入锅炉等容器内可燃物、助燃剂等各个相关量，也可由自动调节系统对各个相关量进行针对形的调节，尤其在火力发电厂煤质较差、不稳定情况下，优势更加显著；实施本发明，在目前锅炉燃烧工况较差情况下可以提高锅炉安全性、可以降低飞灰含碳量5%、提供煤粉的利用率，可提高锅炉燃烧效率5%，节能效果明显，对一台600MW机组一年可以节约6万原煤。

附图说明：