用于加热炉燃烧控制的火焰图像分析制造技术

本发明专利技术公开了加热炉的燃烧控制系统的操作，所述加热炉的燃烧控制系统的操作通过在所述加热炉外部或所述加热炉内对由所述加热炉内的燃烧产生的火焰进行图像分析以使所述图像与所述火焰的一氧化碳含量相关联并且响应于所述关联来调节进入所述加热炉中的所述氧气和/或所述燃料流来进行控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加热炉燃烧控制的火焰图像分析
本专利技术涉及用于加热炉(所谓加热炉是指其中燃料和气态氧化剂被燃烧的封闭空间，诸如燃烧室)的燃烧控制系统的操作，在该加热炉中材料被加热并且加热可导致一氧化碳的形成，以控制和/或减少来自加热炉的一氧化碳的排放。
技术介绍
在加热炉中加热材料的操作可导致在加热炉中形成一氧化碳。可形成一氧化碳的机制包括燃料在加热炉中的不完全燃烧；当待在加热炉中加热的材料也旨在燃烧时易燃材料的不完全燃烧；以及/或者待加热材料中或待加热材料上存在的含碳材料的转化。此类转化的示例包括含碳材料的热解和/或不完全燃烧。当在加热炉中形成一氧化碳时，通常不期望一氧化碳从加热炉中排放。存在用于从离开加热炉的气态废气中去除一氧化碳的各种技术，诸如将一氧化碳吸收到吸收剂上，或者向废气中添加与一氧化碳反应的反应物。此类技术呈现出诸如费用以及实施和控制的难度的缺点。本专利技术提供了一种用于避免从加热炉排放一氧化碳的有效方法。还提供了用于控制加热炉的操作以获得改善的效率和生产率的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种在加热炉中加热材料的方法，所述方法包括：(A)使用由进料到所述加热炉中的燃料和气态氧化剂在所述加热炉中燃烧所产生的热量在具有烟道的所述加热炉中加热包含含碳物质的材料，从而产生来源于所述含碳物质的一氧化碳，其中火焰在所述加热炉中形成，所述火焰可从所述烟道伸出所述加热炉；(B)通过以电子方式表达对应于所述火焰的强度并且对应于所述火焰中的一氧化碳的浓度的至少一个参数，根据由位于所述加热炉外部的数字相机从所述加热炉内部或外部拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度，并且根据火焰中的一氧化碳的实际浓度与所述至少一个参数的表达值的预先确定的相关性来确定所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度；(C)将根据步骤(B)表征的所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度与所述浓度的预先设定的阈值浓度值进行比较；(D)当所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度超过所述预先设定的阈值浓度值时，将进料到所述加热炉中的能够用于在所述加热炉中进行反应的氧气的量、燃料的量或氧气和燃料两者的量调节至能够有效地将所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度降低至等于或小于所述预先设定的阈值浓度值达预先确定的时长的它们的一个或多个量，同时继续根据由所述加热炉外部的所述数字相机拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度。本专利技术的另一个方面是一种在加热炉中加热材料的方法，所述方法包括：(A)使用由进料到所述加热炉中的燃料和气态氧化剂在所述加热炉中燃烧所产生的热量在具有烟道的所述加热炉中加热包含含碳物质的材料，从而产生来源于所述含碳物质的一氧化碳，其中火焰在所述加热炉中形成，所述火焰可从所述烟道伸出所述加热炉；(B)通过以电子方式表达对应于所述火焰的强度并且对应于所述火焰中的一氧化碳的浓度的至少一个参数，根据由位于所述加热炉外部的数字相机从所述加热炉内部或所述加热炉外部拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度，并且根据火焰中的一氧化碳的实际浓度与所述至少一个参数的表达值的预先确定的相关性来确定所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度；(C)将根据步骤(B)表征的所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度与所述浓度的预先设定的阈值浓度值进行比较；(D)当所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度超过所述预先设定的阈值浓度值时，将进料到所述加热炉中的能够用于与所述加热炉中的一氧化碳进行反应的氧气的所述量调节至能够有效地将所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度降低至等于或小于所述预先设定的阈值浓度值达预先确定的时长的量，同时继续根据由所述加热炉外部的所述数字相机拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度。附图说明图1是示出可如何在加热炉设备上实施本专利技术的示意图。图2是示出本专利技术的步骤顺序的图表。具体实施方式本专利技术可用于加热可在加热炉中加热的任何材料。此类材料的示例包括含铁金属诸如铁和钢，包括成品以及废料，以及含铁矿石和其他化合物。附加的示例包括非铁金属诸如铝和铜，包括成品以及废料，以及它们的矿石和其他化合物。对任何此类材料进行加热以将其准备用于进一步的化学和/或物理处理。本专利技术还可用于加热其中材料的一部分或全部被熔化的材料。在此类操作中，材料可包括前述金属、金属氧化物和其他金属化合物中的任一者。其他示例包括在玻璃制造加热炉中熔化在一起以形成熔化玻璃的产品；此类材料包括被称为碎玻璃的再循环玻璃块，以及被称为批料的原料，它们被熔化在一起以制备玻璃，此类材料通常包括氧化钠、氧化钾、以及钠和钾的硅酸盐。此类操作的另一个示例是水泥窑，其中将通常包括石灰或石灰石、以及二氧化硅和/或硅铝酸盐(粘土)和其他期望的添加剂的原材料一起加热，使得它们熔化并与彼此反应以形成构成水泥的化合物。本专利技术还可用于加热其中材料的一部分或全部将被燃烧的材料，诸如焚烧炉。在本专利技术的该方面的实践中可被加热的材料包括所有易燃产品诸如含碳燃料以及固体废物。根据本专利技术处理的材料中的任一种具有以下特征：它们包括一些含碳物质，使得加热该材料可导致含碳物质在加热炉中形成一氧化碳。存在的含碳物质可以是存在于被加热的材料中的有机化合物，并且/或者可构成被加热并且然后在加热炉中燃烧的材料的一部分或全部。例如，包含铝、铜、铁和/或钢的废料可在其上携带含碳物质，诸如油漆或其他有机涂层、有机食物和/或人体排泄物等。存在于玻璃制造材料中的碎玻璃可在其上携带有机物质，该有机物质是食物产品的残余物或在碎玻璃作为碎玻璃再循环之前存在于碎玻璃上的其他有机物质。在加热炉中形成的一氧化碳可通过若干可能的机制中的任一种或多种产生，诸如加热炉中燃料的不完全燃烧；当待在加热炉中加热的材料也旨在燃烧时易燃材料的不完全燃烧；以及/或者待加热材料中或待加热材料上的含碳材料的转化，此类转化的示例包括含碳材料的热解或不完全燃烧。正如无论一氧化碳的来源如何从加热炉排放的一氧化碳都是不期望的一样，无论形成一氧化碳的来源或机制存在从加热炉排放的风险如何，本专利技术都是有用的。转到图1，加热炉1以横截面示出。虽然所描绘的加热炉具有在图1所示的实施方案中可围绕将为水平的轴线旋转的加热炉的典型形状，但是本专利技术也可以用加热炉的任何其他类型和形状来实践。在加热炉1中，待加热的材料表示为2。材料2由来自火焰4的热量加热，该火焰通过燃料13与氧化剂12在燃烧器11处燃烧而在加热炉中形成。合适的燃料13可以是任何易燃的含碳物质，其优选的示例包括甲烷、天然气和雾化燃料油。以12进料的合适氧化剂包括含有氧气的任何气体产物，诸如空气、富氧空气和氧气含量为至少50体积％、优选至少90体积％的料流。具有此类高氧气含量的料流能够从若干大气气体供应商中的任一者商购获得。虽然示出了一个火焰4，但是可用以实施本专利技术的加热炉可包括多于一个燃烧器11和多于一个火焰4。加热炉1包括至少一个烟道6，气态产物可通过该烟道从加热炉1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在加热炉中加热材料的方法，所述方法包括：/n(A)使用由进料到所述加热炉中的燃料和气态氧化剂在所述加热炉中燃烧所产生的热量在具有烟道的所述加热炉中加热包含含碳物质的材料，从而产生来源于所述含碳物质的一氧化碳，其中火焰在所述加热炉中形成，所述火焰可从所述烟道伸出所述加热炉；/n(B)通过以电子方式表达对应于所述火焰的强度并且对应于所述火焰中的一氧化碳的浓度的至少一个参数，根据由位于所述加热炉外部的数字相机从所述加热炉内部或所述加热炉外部拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度，并且根据火焰中的一氧化碳的实际浓度与所述至少一个参数的表达值的预先确定的相关性来确定所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度；/n(C)将根据步骤(B)表征的所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度与所述浓度的预先设定的阈值浓度值进行比较；/n(D)当所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度超过所述预先设定的阈值浓度值时，将进料到所述加热炉中的能够用于在所述加热炉中进行反应的氧气的量、燃料的量或氧气和燃料两者的量调节至能够有效地将所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度降低至等于或小于所述预先设定的阈值浓度值达预先确定的时长的它们的一个或多个量，同时继续根据由所述加热炉外部的所述数字相机拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在加热炉中加热材料的方法，所述方法包括：
(A)使用由进料到所述加热炉中的燃料和气态氧化剂在所述加热炉中燃烧所产生的热量在具有烟道的所述加热炉中加热包含含碳物质的材料，从而产生来源于所述含碳物质的一氧化碳，其中火焰在所述加热炉中形成，所述火焰可从所述烟道伸出所述加热炉；
(B)通过以电子方式表达对应于所述火焰的强度并且对应于所述火焰中的一氧化碳的浓度的至少一个参数，根据由位于所述加热炉外部的数字相机从所述加热炉内部或所述加热炉外部拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度，并且根据火焰中的一氧化碳的实际浓度与所述至少一个参数的表达值的预先确定的相关性来确定所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度；
(C)将根据步骤(B)表征的所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度与所述浓度的预先设定的阈值浓度值进行比较；
(D)当所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度超过所述预先设定的阈值浓度值时，将进料到所述加热炉中的能够用于在所述加热炉中进行反应的氧气的量、燃料的量或氧气和燃料两者的量调节至能够有效地将所述火焰中的一氧化碳的所述表征浓度降低至等于或小于所述预先设定的阈值浓度值达预先确定的时长的它们的一个或多个量，同时继续根据由所述加热炉外部的所述数字相机拍摄的所述火焰的图像来表征所述火焰中的一氧化碳的所述浓度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料包括金属。


3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(A)中，所述材料的已加热的至少一部分被燃烧。


4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(A)中，所述材料的已加热的至少一部分被熔化。


5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(D)中，调节所述加热炉中能够用于在所述加热炉中进行反应的氧气的所述量包括相对于进料到所述加热炉中的所述燃料的所述量增加进料到所述加热炉中的氧气的所述量。


6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(D)中，调节所述加热炉中能够用于在所述加热炉中进行反应的氧气的所述量包括相对于进料到所述加热炉中的氧气的所述量降低进料到所述加热炉中的所述燃料的所述量。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述火焰从所述烟道伸出所述加热炉，并且由所述数字相机拍摄所述火焰从所述烟道伸出所述加热炉的图像。


8.根据权利要求1所述的方法，其中由所述数字相机拍摄所述加热炉内部的所述火焰的图像。...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·科雷亚艾萨内托，E·J·埃文森，K·W·阿尔布雷希特，J·E·凯莉，J·德迭戈里肯，J·维萨斯普尔，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US