[发明专利]一种检测及控制气化炉的方法、设备及系统

说明书

本发明提供一种检测及控制气化炉的方法、设备及系统，所述方法包括：接收连续拍摄的至少一帧气化炉喉口图像；对至少一帧气化炉喉口图像中像素点数据进行分析，根据分析结果确定气化炉内燃烧检测参数对应的特征数据；根据特征数据，确定气化炉内燃烧检测参数，并根据气化炉内检测参数，对辅助生物质燃料在气化炉燃烧的设备进行控制。利用本方法能优化气化炉喉口布风条件，改善热解气和焦油燃烧状况，有效提高对于喉口断面温度的判断准确率，减少冷区和燃烧不均匀现象的发生，从而提高系统气化率和燃气热值，还可直观反映由送料系统输送至气化炉的生物质炭速率，结合送风设备进行调整，有效的提高生物质气化炉的变负荷响应速度。

技术领域

本发明涉及气化炉燃烧发电领域，特别涉及一种检测及控制气化炉的方法、设备及系统。

背景技术

目前通过燃料进行火力发电主要存在两种方式：一种为通过传统锅炉燃烧器燃烧煤炭燃料的方式发电，另一种为燃烧生物质热解气方式发电，其中燃烧生物质热解气方式发电，是利用热化学方法将生物质原料转化为含H₂、CH₄、CO等合成燃气，将合成燃气最终送入内燃机进行燃烧发电，其特点是机组规模小、设备投资少、建设周期短、变负荷响应快，特别适用于分布式发电应用场景。

生物质原料在气化系统中先后完成热解、气化过程，其中气化所需能量由热解气燃烧产生的高温烟气提供，热解气在气化炉喉口停留时间不到2秒，送风量不足或布风不均会导致燃烧不充分；而送风过量又会降低喉口温度、稀释高温烟气，恶化焦油燃尽效果。因此，及时了解热解气在气化炉内燃烧状态的好坏，是预测生物质燃料产生热值和焦油含量高低的关键，但目前很难检测上述参数。

现有的对于传统的锅炉燃烧测温方式为布点安装热电偶测温，使用此种方法检测生物质燃烧温度，由于燃烧炉边存在较大热惯性，无法很好的检测热解气在空间燃烧的特性。

现有技术通常还使用通过光谱分离器将火焰信号分割为紫外线光、红外线光及可见光，分别用于火焰监测、火焰测温以及火焰燃烧图像监视，但传统煤粉和生物质燃料的成分不同导致火焰颜色和辐射波长都不相同，其中，生物质燃料挥发分含量占比较高，通常为60％～70％，且多为多碳长链、沸点大于苯的焦油，而燃煤通常在30％左右，因此挥发分火焰辐射强度不同；并且生物质燃料，特别是稻壳、秸秆等农业废弃物中，Cl及K、Na等碱金属含量比煤炭高，且30％左右的碱金属会在热解阶段随热解气释放，因此挥发分辐射波长分布不同，所检测的火焰颜色也不相同；并且传统煤粉和生物质燃料的燃烧环境和场景不同，通常燃煤锅炉利用金属水冷壁吸收火焰辐射，考虑金属材质限制，炉膛容积设计较大，火焰较为集中于炉膛中部，低温区与高温区分界明显，检测较为方便，而生物质气化炉为使焦油在喉口段燃烧耗尽，喉口壁面敷设有较厚耐火浇注料，可近似为绝热炉膛，且横截面积设计较小，所以喉口断面整体热负荷较高，火焰锋面识别难度大。此外，燃煤锅炉采用一次风送粉、煤粉炉内悬浮燃烧的形式，对给粉机和送风机发出调节指令后，炉内负荷可以很快做出响应；而生物质气化工艺中，原料热解完全释放挥发分的所需时间较长，从生物质原料分解到热解气释放、生物质半焦进入气化炉都存在较大时间延迟，难以控制热解气的生成速度。

因此目前的传统的锅炉的燃烧检测方式不适于应用到生物质气化炉内部检测，需要针对生物质气化炉内特定的燃烧环境重新设计检测方式。

发明内容

本发明实施例提供一种检测及控制气化炉的方法、系统及气化炉，用于解决现有技术不能及时了解热解气在气化炉内燃烧状态，且生物质原料从分解到热解气释放、生物质半焦进入气化炉都存在较大时间延迟，难以控制热解气的生成速度的问题。

本发明第一方面提供一种检测及控制气化炉的方法，所述方法包括：

接收连续拍摄的至少一帧气化炉喉口图像；

对所述至少一帧气化炉喉口图像中像素点数据进行分析，根据分析结果确定气化炉内燃烧检测参数对应的特征数据；