基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105627329A(43)申请公布日2016.06.01(21)申请号201610060504.1(22)申请日2016.01.28(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人黄群星王亚飞王飞池涌严建华(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人徐敏(51)Int.Cl.F23G5/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化方法和装置(57)摘要本发明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,包括以下步骤：实时拍摄各分区上的废料燃烧情况，消除图像噪音；获取多张火焰图像，计算获取图像的R、G、B的平均值；将R、G、B的平均值输入训练好的BP神经网络中，得到各炉排的燃烧区的温度场分布及平均温度T；将上述所得的各燃烧区的火焰平均温度T与预设的温度范围进行对比判断，进而对各燃烧区的给料速度及一、二次风量作出相应的调节；本发明还公开了一种基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的优化控制装置；本发明的控制方法可快速实时地重建各分区炉排上废料火焰的温度场，通过分别调节各分区炉排的燃烧参数，实现废料燃烧均匀性和效率的实时优化控制。CN105627329ACN105627329A权利要求书1/2页1.一种基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化方法,其特征在于，包括以下步骤：(1)废料自进料口投入炉排腔，在废料燃烧炉排中燃烧，依次经过干燥区、燃烧区和燃尽区，从出渣口排出；(2)实时拍摄各炉排的燃烧区的废料燃烧情况，利用中值滤波函数预处理获取的火焰动态图像，消除背景噪音；(3)单位时间内，获取多张经过步骤(2)处理的火焰图像，计算获取的火焰图像的R、G、B的平均值；(4)将步骤(3)得到的火焰图像的R、G、B的平均值转换为H、S、V；(5)将步骤(4)求得的H、S分量输入训练好的BP神经网络中，得到各炉排的燃烧区的温度场分布，求得各燃烧区的平均温度T1；(6)将步骤(5)所得的火焰平均温度T1与预设的炉排废料燃烧区的温度范围[T1min,T1max]进行对比判断，进而对各燃烧区的给料速度及一、二次风量作出相应的调节；(7)进入下一个监控循环，重复步骤(2)～(6)。2.如权利要求1所述的基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化方法，其特征在于，步骤(2)中，单位时间为30～120s。3.如权利要求1所述的基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化方法，其特征在于，步骤(2)中，同时实时拍摄各炉排的燃尽区的废料燃烧情况；步骤(5)中，同时得到各炉排的燃尽区的温度场分布，求得各燃尽区的平均温度T2；步骤(6)中，同时将步骤(5)所得的火焰平均温度T2与预设的炉排废料燃尽区的温度范围[T2min,T2max]进行对比判断，进而对各燃尽区的给料速度及一、二次风量作出相应的调节。4.一种基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化装置，包括调节炉排燃烧运行参数的控制单元，所述炉排焚烧炉的各炉排沿其废料传送方向设有干燥区、燃烧区和燃尽区，各炉排的燃烧区分别设有单独的进气装置，其特征在于，还包括用于采集整个燃烧区的火焰图像的图像采集装置，所述控制单元接收处理各图像采集装置采集到的火焰图像并将各燃烧区的火焰图像转换为实际燃烧温度并根据实际燃烧温度与设定温度的对比，分别调节各炉排的燃烧区的给料速度及一、二次风量。5.如权利要求4所述的基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化装置，其特征在于，各炉排的燃尽区也分别设有单独的进气装置，所述图像采集装置还采集整个燃尽区的火焰图像，所述控制单元还将各燃尽区的火焰图像转换为实际燃烧温度并根据实际燃烧温度与设定温度的对比，分别调节各炉排的燃尽区的给料速度及一、二次风量。6.如权利要求4所述的基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化装置，其特征在于，所述的图像采集装置包括一端插入炉排腔内的光学镜头，与光学镜头连接的相机以及冷却所述光学镜头的水冷单元；所述光学镜头为柱状，所述水冷单元包括套装在光学镜头上的双层套管，其中内层套管的内壁和光学镜头之间的夹层形成内层冷却水流道，外层套管的内壁和内层套管的外壁之间的夹层形成外层冷却水流道，所述内层冷却水流道与外层冷却水流道在所述光学镜头插入炉排腔一端连通，所述内层冷却水流道开设有进水口，外层冷却水流道开设有出水口，所述进水口和出水口都设置在冷却水流道远离炉排腔的一端。2CN105627329A权利要求书2/2页7.如权利要求6所述的基于火焰辐射图像的炉排焚烧炉的控制优化装置，其特征在于，所述内层冷却水流道和外层冷却水流道至少一个使水流在冷却水流道内形成旋流的旋流发生装置。8.如权利要求7所述的基于火焰辐射