基于炉膛火焰和负压的燃烧状态诊断研究

摘要

为实现数字化电厂,关键任务之一是锅炉燃烧状态数字化、智能化诊断与优化。目前锅炉通过FSSS检测单燃烧器火焰,实现锅炉安全管理：通过火焰工业电视定性地监视全炉膛火焰。无法在BMS、CCS中引入火焰辐射量等监测、控制信号,难以对锅炉燃烧状态实现全面地检测与诊断,难以通过燃烧自寻优系统实时优化燃烧、提供操作指导,影响节能减排和许多新技术的工程应用。与此同时,电厂用煤煤质多变,机组更多投入调峰运行,故提高锅炉运行经济性及保证低负荷时安全性日显重要。 本文探索将全炉膛火焰图像、炉膛负压脉动信息与锅炉重要运行参数结合起来,应用于锅炉燃烧状态诊断,并通过对多个电厂运行工况与数据进行分析汇总,初步提出四角切圆燃烧锅炉的点火、正常燃烧、正常停炉熄火、局部爆燃、事故熄火等八类状态。 通过对运行工况的分析研究,确定用于诊断分类的全炉膛火焰的八种特征量；应用最新数字图像处理和信息化处理技术,完善了全炉膛火焰特征量提取算法；首次提出基于时间序列的火焰特征量,并应用模糊C均值聚类法对火焰进行聚类及分类,结果表明基于上述特征量提取和燃烧状态分类的方法可行、有效。 为诊断单燃烧器的稳定性,试验中快速采集炉膛负压相关信号,使用FFT进行频域转换,提取频域特征量,用于建立与各燃烧状态的关系,可得到诊断单燃烧器燃烧状态及稳定性的算法。本文最后对燃烧状态诊断系统进行了硬件设计和软件设计。系统是对全炉膛火焰及水位监测系统、锅炉风粉监测系统功能的综合与扩展。另外,文章还给出了基于状态诊断进行燃烧调整的初步意见,可对锅炉的燃烧优化提供一定指导。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

§1.1 锅炉燃烧监控概述

§1.2 炉膛火焰图像的监测及研究现状

§1.3 炉膛负压的检测及研究现状

§1.4 燃烧状态诊断及现状

§1.5 燃烧优化及现状

§1.6 本文主要内容

第2章 燃烧状态、诊断与特征量选择

§2.1 数字图像处理技术

§2.2 基于平价灰度复杂性测度的燃烧诊断

§2.3 基于二维火焰图像特征量的燃烧诊断

§2.4 基于火焰三维温度场的燃烧诊断

§2.5 基于辐射能量与给粉量相关性的燃烧诊断

§2.6 时间序列的燃烧特征量

§2.7 本章小结

第3章 基于模糊聚类分析的燃烧状态诊断

§3.1 聚类分析概况

§3.2 模糊聚类算法

§3.3 模糊聚类在燃烧状态诊断中的应用

§3.4 本章小结

第4章 基于负压脉动实现燃烧诊断的试验研究

§4.1 锅炉负压脉动理论及检测

§4.2 试验设计

§4.3 数据处理

§4.4 试验分析

§4.5 本章小结

第5章 全炉膛火焰监测与燃烧状态诊断系统的实现

§5.1 系统功能需求

§5.2 系统结构

§5.3 软件实现

§5.4 燃烧调整与优化

§5.5 本章小结

结束语

致谢

参考文献

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