[发明专利]一种玻璃熔窑燃烧火焰优化控制方法

说明书

本发明属于玻璃熔窑相关技术领域，其公开了一种玻璃熔窑燃烧火焰优化控制方法，其包括以下步骤：采用火焰图像探测器拍摄火焰图像，依据火焰图像获得火焰特征量；依据对偶加权法的指标权重分配方法给获得的火焰特征量分配权重系数，并基于权重系数及火焰特征量得到火焰综合特征量的计算模型；依据实验数据建立燃料量与最大火焰综合特征量之间的关系模型；将火焰综合特征量作为性能指标，同时将二次风量及燃料量作为控制量，结合图像信号处理器建立燃烧火焰优化控制模型，采用燃烧火焰优化控制模型对燃烧火焰进行优化控制以使玻璃熔窑工作在对应的最大火焰综合特征量下。

技术领域

本发明属于玻璃熔窑相关技术领域，更具体地，涉及一种玻璃熔窑燃烧火焰优化控制方法。

背景技术

玻璃生产过程中消耗的主要能源有天然气、重油、煤气、电力等，其中以燃烧天然气和重油的玻璃熔窑居多。玻璃熔窑的能耗占整个产品综合能耗的60％～70％，能源消耗的支出占总成本的40％左右。近年来，随着西气东输工程顺利竣工及国家环境保护政策的日趋严峻，我国许多玻璃企业开始将窑炉燃料由无毒无污染、清洁安全环保的天然气替代延续使用多年的重油。由于天然气主要成分为甲烷，燃烧火焰较长，刚性差，易发飘，易灼烧碹顶，不易调节，因此燃烧较难控制。玻璃熔窑控制系统属于大惯量、纯滞后和多分布参数的非线性系统，而且外界干扰较大，系统不容易建模，实现窑炉精确控制比较困难。目前，玻璃熔窑的参数控制采用单回路PID控制，此外在一些较大型的窑炉上也采用一些其他控制方式，如交叉限幅燃烧控制，DMC-PID串级控制，温度自校正控制，热点温度控制，在线自寻优控制等。控制性能的优劣不仅对产品质量及成品率有影响，还影响窑炉的使用寿命、燃料消耗、污染物排放等综合成本指标。

目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如申请号为201610060504.1的专利公开了一种基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化方法，该方法实时拍摄炉内燃烧状态，提取图像R、G、B的平均值并带入训练好的BP神经网络，得到燃烧区域的温度场分布及平均温度，并与预设的温度范围对比判断，依据判断结果对燃烧区给料速度及一二次风量做出相应调整。上述方法可以重建火焰温度场，实现对炉排焚烧炉的控制，有效提高废料燃烧的均匀性及燃烧效率，然而，上述方法比较复杂，控制精度较低，不利于推广应用。相应地，本领域存在着发展一种灵活性较高的燃烧火焰优化控制方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种玻璃熔窑燃烧火焰优化控制方法，其基于玻璃熔窑燃烧的特点，针对玻璃熔窑燃烧火焰控制方法进行了设计。所述玻璃熔窑燃烧火焰优化控制方法通过燃烧火焰特征参量对玻璃熔窑燃烧火焰进行优化控制，在满足工艺要求的前提下，实现了燃烧的经济性最大。

为实现上述目的，本发明提供了一种玻璃熔窑燃烧火焰优化控制方法，其包括以下步骤：

(1)采用火焰图像探测器拍摄火焰图像，依据火焰图像获得火焰特征量；

(2)给获得的火焰特征量分配权重系数，并基于权重系数及火焰特征量得到火焰综合特征量的计算模型；

(3)依据实验数据建立燃料量与最大火焰综合特征量之间的关系模型；

(4)将火焰综合特征量作为性能指标，同时将二次风量及燃料量作为控制量，结合图像信号处理器建立燃烧火焰优化控制模型，采用燃烧火焰优化控制模型对燃烧火焰进行优化控制以使玻璃熔窑工作在对应的最大火焰综合特征量下。

进一步地，所述火焰图像探测器安装于燃烧器的观火孔，使得所述火焰图像探测器正面拍摄火焰图像。

进一步地，通过两个方向调整二次风量以确定所述最大火焰综合特征量。

进一步地，所述火焰特征量包括火焰径向宽度、火焰覆盖面积及火焰区域的温度和。

进一步地，所述火焰径向宽度及火焰覆盖面积是基于图像的像素与实际尺寸之间的对应关系获得的。