高炉回旋区火焰燃烧状态对炼铁生产过程起着十分重要的作用,然而高炉的高温高压性,复杂反应性,喷煤环境的恶劣性以及风口窥孔小等因素都导致对其测温和观察的困难。本文针对当前高炉风口回旋区直接测温的不连续性及非直接测温的不准确性,利用当前高速发展和趋于成熟的数字图像处理技术进行了高炉风口回旋区燃烧火焰图像摄取及其温度场建立的研究。 首先,分析了高炉回旋区焦炭燃烧状态及燃烧火焰的特征,构建了燃烧火焰图像处理系统。并对CCD的成像原理以及色度学、光度学原理进行了分析讨论,最后总结出火焰图像的数字化成像原理。 其次,考虑到摄取火焰图像较原始图像存在一定程度的降质和失真,从而建立了图像降质模型,依据该模型对摄取火焰图像实现了变换、增强和恢复处理,使处理后火焰图像能够最大程度地达到原始图像的特征。 最后,研究了火焰图像的双色测温算法,并从其产生误差的因素着手,在理论上加以校正。将该测温算法应用于实验室煤气燃烧实验台和某钢铁企业高炉回旋区燃烧火焰温度场的建立研究中,文中给出了实际温度和计算温度的误差以及煤气火焰图像和回旋区火焰图像的温度场。 实验室研究和工业性实验结果表明:该监测系统摄取火焰图像层次分明,其温度场能够比较准确地反映出真实的火焰温度以及随着工况的变化火焰信息发生的相应变化,从而实现了高炉风口回旋区燃烧状况的监测,给高炉操作者提供直接观察高炉内部燃烧状态的条件,为喷煤高炉稳定、顺行和强化冶炼,提高高炉生产效率和自动化水平,降低高炉操作者的劳动强度奠定良好的基础。