大型电站锅炉炉膛内的煤粉燃烧过程是发生在较大空间范围内、不断脉动且具有明显三维特征的复杂物理和化学过程,其有效的监测和诊断手段至今没有得到根本解决。图像处理是近四十年蓬勃发展的一门新兴学科,其在电站锅炉炉膛煤粉燃烧诊断领域中的应用引起了人们极大兴趣。 本文介绍了自行研制的可视化火焰监测系统,采用黑体炉为辐射热源,对高温辐射下获得的灰度图像进行了标定。标定后得到的结果可用于火焰图像比色法测温及炉膛火焰图像的监测系统。 将基于数字图像处理的火焰检测系统分别在50MW、300MW燃煤机组上进行了实时检测,并对火焰图像及图像数学信息与燃煤特性以及机组运行实际负荷之间的关系进行了分析。结果表明,火焰图像具有丰富的燃烧信息,图像信息量及温度场信息能够正确、定量地反映炉内的燃烧状况。 将可视化火焰检测系统应用到电站锅炉进行燃烧火焰和温度场的监测。通过测量,得到了数值化的火焰/温度场信息,对燃烧火焰的图像进行了分析,提取了不同单色波波长下的火焰图像的平均灰度、方差、熵、火焰丰度、能量、最高灰度等特征量。为了建立锅炉排放与火焰参数及燃烧温度的关系,利用基于最小二乘支持向量机原理,对NOx排放量进行了预估。结果表明,估计值与实测值吻合良好。