[发明专利]基于数字图像处理技术的灰渣厚度监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电站锅炉积灰结渣厚度监测领域，尤其涉及一种基于数字图像处理技术的灰渣厚度监测方法及装置。

背景技术

煤中的矿物质和无机成分经炉内燃烧后变成煤灰。当烟气流经受热面时这些煤灰和其它的不可燃物质一起慢慢沉积下来，造成受热面的沾污。沾污现象分为两类：结渣和积灰。

所谓结渣，是指受热面壁上熔化了的灰沉积物的积聚，它与因受各种力的作用而迁移到壁面上的某些灰粒的成分、熔融温度、粘度及壁面温度等因素有关，多发生在炉膛水冷壁、卫燃带、屏式过热器、凝渣管等辐射或半辐射受热面，以及靠近炉膛出口的部分对流受热面，在炉膛下部冷灰斗也可能发生结渣现象。这些部位的烟气温度较高，在燃烧过程中，软化或者熔融状的灰颗粒粘结在受热面上，在受热面上不断生长、积累，形成覆盖层。由于经历过熔融或者烧结，难以分辨最初沉积颗粒的形状和界限。

所谓积灰，是指温度低于灰熔点时灰沉物在受热面上的积聚，多发生在对流过热器、再热器、省煤器、空气预热器等对流受热面。这些部位的烟气温度低于煤灰的软化温度，沉积物大多由固态飞灰颗粒堆积形成，颗粒之间有清晰的界限。外表面有时会发生部分烧结，形成一个比较硬的壳。低温受热面上由于酸性结露和腐蚀导致的飞灰沉积也归属于积灰。发生在烟气侧的结渣与积灰现象，是由于煤中含有的不可燃矿物质，以及燃烧中的衍生物，在受热面上的物理和化学沉积而导致的。

市场上积灰、结渣可视化成像设备基本无法工作在1400℃的高温流场中，特别是屏式过热器、高温过热器处的结焦，主要原因电站锅炉内的环境恶劣，温度过高，飞灰沾污等原因易损坏成像设备。

公开号为102253081A的中国发明专利公开了一种基于声学原理的电站锅炉炉膛积灰监测方法，具体方法是首先建立一套成功的炉内结渣监测系统，从燃烧区以上，在按吹灰器分区，成对布置炉膛内烟气声波测温点和渣层表面声波测温点，提取有效的衡量结渣严重程度的特征参数；通过上述的声波测温点，利用声波测温技术对炉膛出口烟气温度和锅炉水冷壁温度进行测量，并建立炉膛灰污监测模型，判断炉膛整体灰污情况或炉膛局部受热面是否结焦或积灰。上述的装置无法实现高温下实时在线精确获取灰渣的厚度这一重要参数。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于数字图像处理技术的灰渣厚度监测方法及装置，可算得炉膛内的灰渣厚度。

一种基于数字图像处理技术的灰渣厚度监测方法，包括以下步骤：

1)将结渣探针伸入炉膛内，并通过成像系统拍摄结渣探针端面的结渣图片；

2)获取上述的结渣图片，并利用Canny边缘提取算子提取所述结渣图片中的边缘图片；

3)利用圆的Hough变换算法来检测边缘图片中结渣探针端面圆，并获得圆心和半径R，以及半径长度内的像素值P_r；

4)计算所述边缘图片中的灰渣最高点，及其和圆心这段长度间的像素值P_h；

5)根据公式h＝R(P_h-P_r)/P_r，可得到灰渣的厚度h。

在步骤2)中，计算机利用Matlab程序从成像系统内获取结渣图片；在步骤4)中，同样采用Matlab程序可得到边缘图片中灰渣最高点。

在监测过程中，拍摄到的结渣图片中结渣探针端面变化量很小，可以忽略不计，因此可将结渣探针端面的半径R设为常数。

本发明还提供了一种基于数字图像处理技术的灰渣厚度监测装置，包括：

结渣探针，由结渣杆和结渣探头组成，所述结渣探头伸入锅炉炉膛内；

成像系统，用于采集所述结渣探头端面的结渣图片；

水冷装置，套设在所述成像系统外；

计算机，用于对所述结渣图片进行分析处理。

成像系统伸入炉膛内，拍摄到结渣探头端面的结渣图片，并将该图片实时地传送至计算机，通过计算机处理分析当前结渣探头端面的结渣厚度，相关人员可通过结渣厚度这一参数评价煤种的积灰、结渣的严重程度，对于该煤种在锅炉中使用具有指导作用。

所述结渣探头带有容纳腔，所述结渣杆的一端伸入容纳腔内，且结渣杆的外壁与结渣探头密封配合。

所述结渣杆内带圆柱形的第一导热油通道，以及与第一导热油通道连通，且套设在所述第一导热油通道外的环形的第二导热油通道；所述结渣杆的侧壁设有与第二导热油通道连通的导热油进口，结渣杆的端部设有与第一导热油通道连通的导热油出口。