一种燃烧燃尽情况在线监测装置及方法与流程

本发明属于火焰燃烧监控，尤其涉及一种燃烧燃尽情况在线监测装置及方法。

背景技术：

1、对于大型火电厂燃煤锅炉而言，锅炉的最低稳燃能力是制约机组调峰深度的关键因素。燃烧器火焰图像是对炉内火焰状态最直接的反映，通过掌握每个燃烧器的火焰状态，可以精准判断炉内火焰的燃烧情况，从而指导锅炉低负荷的运行调整。

2、深度调峰背景下，锅炉负荷需调整到额定负荷的20％～30％，甚至更低,且锅炉的燃烧工况远低于设计的最低稳定运行负荷，导致炉膛火焰燃烧的温度骤降，煤粉难以快速着火，加上受到煤质、配风和设备等因素的影响，使得火焰难以保持稳定燃烧。然而，现有火焰燃烧监测的智能化手段又较为缺乏，运行人员无法有效掌握低负荷下火焰的燃烧状态，只能通过牺牲火电机组的调峰能力，避免炉膛熄火、灭火等重大安全事故的发生。事实上，火电机组深度调峰的重点和难点在于锅炉，而锅炉的重点在于燃烧，特别是在使用劣质煤、经济煤等煤质掺烧的情况下，进一步恶化了稳燃问题。不稳定的火焰会引发燃烧效率降低、烟气热分布不均、nox排放增高和飞灰含碳量增大等燃烧问题，还会增加炉壁热应力和振动。因此，监测燃烧器火焰燃烧情况，对提高锅炉的整体燃烧效率和稳定运行能力具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种燃烧燃尽情况在线监测装置及方法,以达到能够实时检测火焰燃烧状态的技术效果。

2、为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

3、本申请的一些实施例中，提供了一种燃烧燃尽情况在线监测装置及方法，包括：燃烧系统、火焰呈像系统、燃烧数据获取系统以及控制系统。

4、本申请的一些实施例中，燃烧系统为提供火焰燃烧的装置，其上设有为火焰呈像系统、燃烧数据获取系统安装的安装区，其主要包括：

5、燃烧室，所述燃烧室内设有燃烧腔，并在其侧壁上开设有观察口；

6、点火部件，所述点火部件设于燃烧室底部，其与外界燃料源相连接。

7、本申请的一些实施例中，火焰呈像系统为用于获取火焰形状信息的装置，其设于燃烧室外侧，其观察端置于燃烧室的观察口，其通过获取火焰形状信息并转换为图像信息反馈至控制系统中，其主要包括：

8、探头部件，所述探头部件设于燃烧室的观察口内，其用于获取火焰图像信息；

9、呈像部件，所述呈像部件设于燃烧室外，其与探头部件相连接，其接收探头部件所传递的火焰图像信息，并进行采集、转换，其与控制系统电性信号连接。

10、本申请的一些实施例中，还包括：冷却系统，所述冷却系统设于火焰呈像系统上，其对火焰呈像系统进行冷却，其主要包括：

11、温度传感器，所述温度传感器设于火焰呈像系统上，其获取当前火焰呈像系统表面的温度信息，并与控制系统电性信号连接；

12、风冷部件，所述风冷部件设于火焰呈像系统上，其将外界冷气引入对火焰呈像系统进行降温，其与控制系统电性信号连接。

13、本申请的一些实施例中，燃烧数据获取系统为获取燃烧室内的温度数据、气体浓度数据以及红外成像信息，其主要包括：

14、氧气浓度检测部件，所述氧气浓度检测部件呈点位布置设于燃烧腔内，其检测燃烧腔内氧气浓度信息，其与控制系统电性信号连接；

15、二氧化碳浓度检测部件，所述二氧化碳浓度检测部件呈点位布置设于燃烧腔内，其检测燃烧腔内二氧化碳浓度信息，其与控制部件电性信号连接；

16、气压检测部件，所述气压检测部件设于燃烧腔内，其检测燃烧腔内气体压力信息，其与控制部件电性信号连接；

17、温度检测部件，所述温度检测部件呈点位布置设于燃烧腔内，其检测燃烧腔内各个点位的温度信息，其与控制部件电性信号连接；

18、红外光谱检测部件，所述红外光谱检测部件设于燃烧腔内，其用于检测燃烧腔内红外成像信息，并与控制部件电性信号连接。

19、本申请的一些实施例中，控制系统统实现火焰图像的可视化、相关数据测算分析与存储功能，主要包括：搭载系统软件的工控机与显示器。

20、本申请的一些实施例中，一种燃烧燃尽情况在线监测方法，其应用权利要求1-6中任意的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

21、1)系统初始化，检查系统的电源线路连接是否正常，气源管路气密性是否良好，若无问题，进行接地后通电；

22、2)获取初始数据，通过燃烧数据获取系统获取燃烧腔内初始状态下的气体浓度、气体压力以及红外成像信息，并反馈至控制系统中；

23、3)火焰呈像系统调整，通过将探头部件安装于观察口处，并将呈像部件与探头部件相连接，通过控制系统软件自动检测呈像部件的ip地址，打开呈像部件，并根据实际图像信息的相机参数进行第一次调整；

24、4)实际测试，通过控制系统启动点火部件，促使火焰生成，根据实际图像信息对呈像部件的相机参数进行第二次调整；

25、5)获取燃烧数据，通过燃烧数据获取系统获取燃烧室内气体浓度、气体压力、红外成像信息的变化量信息，并反馈至控制系统中，通过火焰呈像系统，获取当前火焰图像信息，并反馈至控制系统中；

26、6)计算火焰特征参数，对火焰呈像系统实时传输的火焰图像以及燃烧数据获取系统所检测的燃烧腔内数据，进行火焰状态和平均温度的计算；

27、7)数据可视化与存储，通过控制系统对特征参数与稳定指数将以曲线图形式实时显示，并将获取的火焰视频图像与计算的各参数进行存储，可通过查看曲线图进行查看。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在燃烧系统中增设火焰呈像系统以及燃烧数据获取系统，从而获取燃烧腔内的数据信息，并将所获取的信息反馈至控制系统中，进行处理、呈像，便于使用者进行查看，同时达到实时监测的效果；通过燃烧数据获取系统以及火焰呈像系统对火焰信息进行采集，并通过控制系统根据获取信息进行多次修正，得出当前火焰状态、火焰形状、火焰亮度等参数图像，提高了监测的稳定性，使监测数据更加可靠，提高了使用者对火焰燃烧效率和稳定性的管控效果。

技术特征：

1.一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，包括：燃烧系统、火焰呈像系统、燃烧数据获取系统以及控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，所述燃烧系统为提供火焰燃烧的装置，其上设有为火焰呈像系统、燃烧数据获取系统安装的安装区，其主要包括：

3.根据权利要求2所述的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，所述火焰呈像系统为用于获取火焰形状信息的装置，其设于燃烧室外侧，其观察端置于燃烧室的观察口，其通过获取火焰形状信息并转换为图像信息反馈至控制系统中，其主要包括：

4.根据权利要求3所述的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，还包括：冷却系统，所述冷却系统设于火焰呈像系统上，其对火焰呈像系统进行冷却，其主要包括：

5.根据权利要求4所述的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，所述燃烧数据获取系统为获取燃烧室内的温度数据、气体浓度数据以及红外成像信息，其主要包括：

6.根据权利要求5所述的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，所述控制系统统实现火焰图像的可视化、相关数据测算分析与存储功能，主要包括：搭载系统软件的工控机与显示器。

7.一种燃烧燃尽情况在线监测方法，其应用权利要求1-6中任意的一种燃烧燃尽情况在线监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种燃烧燃尽情况在线监测方法，其特征在于，所述步骤6)中对火焰状态的计算包括：火焰形状、火焰亮度、不均匀度、闪烁频率和温度的计算。

9.根据权利要求7所述的一种燃烧燃尽情况在线监测方法，其特征在于，所述步骤6)中控制系统通过接收燃烧数据获取系统所传输的火焰光谱数据得到火焰温度和辐射率，从而得出火焰的温度、亮度和不均匀度信息；通过接收火焰呈像系统传输的火焰图像信息得到火焰的形状、闪烁频率信息。

10.根据权利要求9所述的一种燃烧燃尽情况在线监测方法，其特征在于，所述控制系统计算火焰温度信息时，根据火焰燃烧信息筛选出固定信息和波动信息，根据固定信息对原始的温度进行第一次多维修正，得到一修的温度，根据波动信息对一修的温度进行第二次多维修正，得到二修的温度，基于二修的温度修正原始的辐射率。

11.根据权利要求10所述的一种燃烧燃尽情况在线监测方法，其特征在于，所述控制系统计算火焰形状和闪烁频率信息使，根据火焰呈像系统所述传输的火焰图像信息筛选出固定信息和拨动信息，根据固定信息对原始图像进行第一次多维修正，得到一修的火焰形状；根据波动信息对一修的火焰形状进行第二次多维修正，得到二修的图像信息；基于二修的图像信息并与燃烧数据获取系统所传输的数据值进行比对，并根据燃烧数据获取系统所传输的数据值对二修的图像信息进行第三次多维修正，得出当前火焰形状以及闪烁频率。

技术总结本发明属于火焰燃烧监控技术领域，尤其涉及一种燃烧燃尽情况在线监测装置及方法，包括：燃烧系统、火焰呈像系统、燃烧数据获取系统以及控制系统。通过在燃烧系统中增设火焰呈像系统以及燃烧数据获取系统，从而获取燃烧腔内的数据信息，并将所获取的信息反馈至控制系统中，进行处理、呈像，便于使用者进行查看，同时达到实时监测的效果；通过燃烧数据获取系统以及火焰呈像系统对火焰信息进行采集，并通过控制系统根据获取信息进行多次修正，得出当前火焰状态、火焰形状、火焰亮度等参数图像，提高了监测的稳定性，使监测数据更加可靠，提高了使用者对火焰燃烧效率和稳定性的管控效果。技术研发人员：崔体磊,尤通通,杨勇受保护的技术使用者：国能陈家港发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/21