我国是能源消耗大国,煤炭作为燃料在能源消耗中占了很大比重。电站锅炉作为电能生产的主要方式,面临着提高燃烧经济性和减少污染的双重任务。只有更好的优化炉内燃烧工况,才能满足上述要求。另外,合理燃烧还可减少锅炉事故的发生。总之,优化燃烧控制是锅炉各项性能全面提高的必然要求。目前燃烧控制的特点是主要信号均取自燃烧室以外。从燃料入炉燃烧到蒸汽压力变化是个纯滞后大延迟的过程,难以迅速跟踪炉内燃烧的变化。 而内涵丰富,直接反映炉内燃烧状况的火焰信息未被充分利用。本课题目的既是探索火焰信息的获取方法,并为优化燃烧控制提供参考。 本课题通过研究燃烧的辐射成像模型、图像采集系统的光电特性、火焰温度场算法、可视化测量系统原理,从测量对象、测量模型、测量工具、测量应用等方面阐述了针对燃烧火焰所建立的较完善的研究方法,并以此为基础开发了新型的燃烧测量系统。 本课题以可视化实时场测量为主要目标,以CCD相机、分光系统及相关图像采集及处理设备为主要测量工具,以电站锅炉煤粉燃烧火焰为主要研究对象,实现了对燃烧火焰的多参数测量。通过对火焰特性的研究确定了测量波长,对图像采集系统光电特性的研究选取了CCD相机,对测量原理的研究设计了测量方案并研制了分光系统,在此基础上开发了整套新颖的可视化燃烧火焰采集及分析系统。通过温度标定获得了温度灰度标准数据库,并应用于某电站300MW锅炉的实际测量。测量结果表明,本系统能够准确及时跟踪运行工况的变化,反映燃烧的实际情况。 运用最小二乘支持向量机,通过火焰信息的提取和优化组合对锅炉负荷进行了预测,找到了与之紧密相关的火焰参数,为燃烧的优化控制提供了新的借鉴。 本课题开发的燃烧测量系统具有波长及光路选择灵活,测量准确度高,运行稳定可靠等特点,并且具有较好的燃料适应性,可广泛用于非透明或半透明火焰的燃烧测量。