CN102115032B - 操作炉的方法 - Google Patents

Abstract

一种操作炉的方法，该炉具有过程管和多个燃烧器，其中需要使过程管温度符合选定目标温度标准。本方法提供系统化和定量办法来确定如何调整燃烧器流率以得到所希望的管壁温度，例如以最小化在炉中预定高度处的管壁温度之间的温度偏差。

Description

操作炉的方法

技术领域

本公开内容涉及炉的操作，炉具有多个燃烧器且包含多个过程管。特别地，本公开内容涉及具有改进效率的炉的操作，炉具有多个燃烧器且包含多个过程管。

背景技术

蒸汽烃(蒸汽甲烷)重整器是包含多个过程管(包括多于400个反应管的构造)的炉，每个管包含催化剂(例如，重整催化剂)用于运输过程流体(例如，蒸汽和烃)。炉例如可包括竖直延伸的过程管，过程管定位成平行的行，每行大约30至60个管。在两行管之间的距离为大约2至3米。管可竖直地延伸大约12米且具有100至150毫米的外径。管可定位成行，具有250至500mm的中心距。大约10至20个燃烧器可定位于两行管的每个集合之间。在炉中可包括总共八行或更多行的管和九行或更多行的燃烧器。

一般而言，工业过程的能量效率变得越来越重要。对于许多过程，诸如制氢，过程效率与监视和调节某个温度的能力相关。测量重整炉中重整管的温度可面临一些挑战。举例而言，当测量重整管上特定位置的温度时，在重整管的特定位置进行测量的不一致性可导致测量具有更大不确定性。在重整管上特定位置更精确地监视温度可通过允许更准确的数据用于过程控制而允许改进的能量效率。

炉管温度可沿着长度不同。在过程流动方向中，管可变得更热，因为过程流从炉取得热。过程管可由于吸热反应而冷却，即使在从炉中加热时。这种轴向变化是过程的部分。炉控制的传统方法需要测量温度。这可为管壁温度、过程气体温度或燃烧气体温度(或某些组合)。在炉控制的传统方法中，调整总燃料流量(或者在某些情况下，氧化剂或惰性物质)以控制温度，如在美国专利公告US2007/0104641中所述。也可做出调整以控制轴向温度分布。

管温度也可在管与管之间不同。如果存在轴向变化，需要比较在相同轴向位置的管以确定管之间的可变性。降低管之间的可变性或者控制该可变性可具有操作优点。此处所述的方法预期解决管之间可变性或炉平衡的问题。这作为传统控制方法的补充，传统控制方法调整总燃料流量(或者其它流)以控制温度。

调节具有过程管和用于加热过程管的多个燃烧器的炉中的温度也可能面临一些挑战。来自多个燃烧器的火焰加热联合温度测量不确定性的复杂相互作用因此具有有限的效率增益。

改进重整炉效率的一种方式是维持炉中预定高度处的过程管之间的温度一致性。因此，需要监视或测量在预定位置或高度处的每个过程管的温度以获得所需效率改进。此外，炉的过程管可处于很高内部压力(高达大约50大气压)和很高温度(高达大约950℃)下。因此，温度的微小变化可缩短反应管的操作寿命。举例而言，在高于管的设计温度大约10℃下操作可缩短管的操作寿命多达一半。维修和/或替换该管的成本可能较高，这是由于在管中使用特殊合金，需要这种特殊合金以允许管在炉的操作条件下继续存在。因此，除了试图获得效率改进之外，炉操作者也测量/监视管温度以避免超过管设计温度。

行业希望操作包含过程管的炉，其中在炉中预定高度处的过程管之间具有温度一致性。

发明内容

本发明涉及操作具有多个燃烧器的炉的方法，多个燃烧器中的每个具有与之相关的流率，该炉包含多个过程管。该方法包括：

(a)选择多个过程管的目标温度标准；

(b)在第一操作条件下测量第一温度信息，第一温度信息包括多个过程管中每个的数据；

(c)提供数学函数的估计，该数学函数表征多个燃烧器中两个或更多个的燃烧器流率变化与多个过程管的至少一部分的个别温度变化之间的关系；

(d)使用数学函数的估计和多个过程管的第一温度信息来计算第一目标流率解集(solution set)，第一目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合多个过程管的目标温度标准相一致；以及

(e)根据第一目标流率解集调整多个燃烧器中两个或更多个中至少一个上游的第一阀以改变多个燃烧器中两个或更多个的流率中至少一个，其中第一阀并不在炉的所有燃烧器的上游。

数学函数的估计可表示为

$\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{T}=\underset{=}{G}\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{u}$

其中ΔT表示多个过程管的至少一部分的个别温度变化，Δu表示多个燃烧器中两个或更多个的燃烧器流率变化，

是增益矩阵。

在该方法中，多个过程管的第一温度信息可通过以下步骤测量：

采集重整炉的内部区域的第一组多个图像，第一组多个图像中的至少一些图像与重整炉的内部区域的不同部分相关，其中，第一组多个图像中的每个图像包括与多个过程管的相应部分相关的第一像素数据；以及

处理第一像素数据的一部分以获得多个过程管的第一温度信息。

该方法还可包括：

在不同于第一操作条件的第二操作条件下测量多个过程管的第二温度信息；以及

其中使用第一温度信息和第二温度信息来计算在步骤(c)中提供的数学函数的估计。

多个过程管的第二温度信息可通过以下步骤测量：

采集重整炉的内部区域的第二组多个图像，第二组多个图像中的至少一些图像与重整炉的内部区域的不同部分相关，其中第二组多个图像的每个图像包括与多个过程管的相应部分相关的第二像素数据；以及

处理第二像素数据的一部分以获得多个过程管的第二温度信息。

第一温度信息可包括不确定性值，第二温度信息可包括不确定性值；数学函数的估计和/或数学函数的更新估计可使用第一温度信息的不确定性值和第二温度信息的不确定性值来计算。

该方法还可包括：

在不同于第一操作条件且在第一操作条件之后的第二操作条件下测量多个过程管的第二温度信息；

使用数学函数的估计或更新估计和使用多个过程管的第二温度信息来计算第二目标流率解集，第二目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合目标温度标准相一致；以及

根据第二目标流率解集调整多个燃烧器中两个或更多个中至少一个上游的第一阀或第二阀以改变多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个，其中第二阀不在重整炉的所有燃烧器的上游。

第二操作条件可由于执行步骤(e)造成。

该方法还可包括：

从多个过程管的第二温度信息更新数学函数的估计，从而形成数学函数的更新估计；以及

然后计算第二目标流率解集的步骤可使用数学函数的更新估计。

数学函数的估计可包括来自函数要素(element)的计算值，其中每个函数要素包括函数形式(form)，函数形式包括第一函数参数、第二函数参数和几何参数，几何参数表征多个过程管中每个与多个燃烧器中每个之间的距离；

其中函数要素的第一函数要素的第一函数参数具有与函数要素的第二函数要素的第一函数参数相同的值；以及

其中函数要素的第一函数要素的第二函数参数具有与函数要素的第二函数要素的第二函数参数相同的值。

第一函数参数可具有对于每个函数要素相同的值，第二函数参数可具有对于每个函数要素相同的值。

多个燃烧器可包括两行或更多行燃烧器，第一阀可在第一行燃烧器的上游。然后，该方法还可包括：

在不同于第一操作条件且在第一操作条件之后的第二操作条件下测量多个过程管的第二温度信息；

使用数学函数的估计或更新估计和使用多个过程管的第二温度信息来计算第二目标流率解集，第二目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合目标温度标准相一致；以及

根据第二目标流率解集调整多个燃烧器中两个或更多个中的单个燃烧器上游的第二阀以改变单个燃烧器的流率中的至少一个，其中第二阀不在除了单个燃烧器之外的任何燃烧器的上游。

第一阀可在多个燃烧器中两个或更多个中的单独第一燃烧器上游。然后，该方法还可包括：

在第二操作条件下测量多个过程管的第二温度信息，其中第二操作条件由步骤(e)造成；

根据第一目标流率解集调整第二阀，其中第二阀在多个燃烧器中两个或更多个中单独第二燃烧器的上游；

在第三操作条件下测量多个过程管的第三温度信息，其中第三操作条件是由于根据第一目标流率解集调整第二阀造成；

从第二温度信息和第三温度信息更新数学函数的估计，由此形成数学函数的更新估计；

使用数学函数的更新估计来计算第二目标流率解集，第二目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合目标温度标准相一致；以及

根据第二目标流率解集调整多个燃烧器中两个或更多个上游的第一阀、第二阀或第三阀中至少一个以改变多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个，其中第三阀不在重整炉中所有燃烧器的上游。

附图说明

图1示出炉的截面图。

图2示出用于从炉获取图像数据的相机的视场的图示。

图3示出炉的预定高度的温差的示范性轮廓图。

图4是实例函数的图表。

在所有可能的位置，在所有附图中使用相同附图标记来表示相同部件。

具体实施方式

将参看附图在下文中更详细地描述本发明，在附图中示出了本公开的示范性实施例。但本公开可体现为许多不同形式且不应认为限于本文所陈述的实施例。

如本文所用的冠词“一”当用于说明书和权利要求中所描述的本发明实施例中的任何特征时表示一个或多个。“一”的使用并不将其意义限制为单个特征，除非明确地陈述这种限制。在单数或复数名词或名词短语之前的冠词“该”或“所述”表示一个或多个特别指出的特征且可取决于其使用的上下文具有单数或复数含义。形容词“任何”表示一个、几个或者不加选择地任何数量。

如本文所用的，“多个”表示“至少两个”。

本发明涉及操作炉的方法，其中炉具有多个燃烧器且包含多个过程管。炉可具有至少10个燃烧器，通常20个与500个之间的燃烧器。燃烧器通常排列成行。炉可包含至少20个过程管，通常40个与1000个之间的过程管。过程管通常排列成行。通过调整通过燃烧器的燃料和/或氧化剂流率来调节炉中的温度，尤其为反应管温度。

本方法提供一种系统化和定量办法来确定如何调整燃烧器流率以得到所希望的管壁温度，例如以最小化炉中预定高度处的管壁温度之间的温度偏差。

图1示出炉102的截面图，其具有位于炉102的内部区域106内的多个过程管104。炉102可为蒸汽甲烷重整器、甲醇重整器、乙烯裂化器、铂重整器再热炉、辐射热腔室或者其它类似类型的炉、重整器或腔室。过程管可包含催化剂，例如，重整催化剂。催化剂可呈本领域已知的任何形式，例如，颗粒和整装填料。过程管104可定位成由燃烧器108分开的多行112。过程管104可在炉102中竖直地或水平地延伸。多个燃烧器108可排列成行且用于将炉102的内部区域106的温度升高到所需温度，以实现待在炉102内执行的过程或活动。管104行和燃烧器108行可基本上平行。沿着炉102的周边是观察端口110，其允许从炉102外部的点观察和/或分析管104、燃烧器108和炉102内部的任何其它结构或特征。成对的观察端口110可在燃烧器108行的相对端处位于炉102的周边上。

氧化气体流率和燃料流率与多个燃烧器中的每个相关。可使用任何已知的燃料或燃料组合，例如，天然气或者来自变压吸附器的含甲烷和一氧化碳的副产物流，变压吸附器用于分离氢气与重整器流出物。氧化气体包括空气、工业级氧气、富氧空气以及氧气耗尽的空气，诸如燃气涡轮排气。

这种方法包括选择多个过程管的目标温度标准(在本领域中有时称作优化目标)。这表示需要规定(在数学上)什么构成对于多个过程管的最优选温度。这个目标应用于管与管之间的可变性(炉平衡)，并非沿着管长度或者围绕管直径的可变性。最优选温度是不能切实地实现的理想情况。因此目标温度标准是实际温度变化中最优选的温度变化的数学表达。在该方法中考虑的多个过程管无需包括炉中所有过程管。

可能优选的是，在管温度之间不存在可变性。这等于说每个管的测量温度等于所有管的平均温度。传统炉控制允许上调或下调平均温度以匹配固定温度目标，并且这种传统控制可高于炉平衡，而不是目标温度标准的基础。

目标温度标准基于可变性测量来公式化。许多可变性测量是常用的，包括方差和标准偏差，且可使用其它可变性测量(例如，最大测量值减去平均测量值)。可构建组合，其包括这些不同测量(例如，加权因子乘以方差加上另一加权因子乘以最大测量温度与平均值之间的差)。

管j的温度可标记为T_j且平均温度由给出。优化目标可由2范数限定，2-范数也被称作L²-norm，与所有T_j与

之间的差相关，其用符号写为

其中底线用于标注向量。此处，管温度的向量与限定一般p范数且对此，p＝2给出2-范数。另一目标温度标准可定义为

其中w是加权因子，值在0与1之间。对于w＝1，这种优化函数简化为首先示出的优化函数(2-范数)，对于w＝0，优化函数简化为最热管与平均管之间的差。将执行这种优化以最小化选定的优化目标。

目标温度标准也可与为个别管规定的温度偏移(Θ_j，Θ是标注所有偏移集合的向量，

是平均偏移)组合。用符号表示，这将为这将允许例如以炉的一个区域内的一致温度为目标，该一致温度不同于另一区域中的一致温度。以此形式，规定甚至单个管的偏移来通过平均偏移项调整所有管的目标温度，并且偏移用于炉内平衡，而不参考受传统方法控制的具体平均温度。

可希望规定管温度的上限或下限。可规定优化目标以最小化方差，并且传统控制器设置成升高或降低平均温度以满足限制条件。

该方法还包括在第一操作条件下测量第一温度信息，第一温度信息包括多个过程管中每个的数据。操作条件包括氧化剂流率、燃料流率、反应气体供给速率、制氢速率、炉压力等。

炉102可在一个或多个水平或高度处具有观察端口110。在多于一个水平处具有观察端口110允许对管104更大的观察能力。

可通过以下步骤来测量多个过程管的第一温度信息：采集重整炉的内部区域的第一组多个图像；使第一组多个图像的至少一些图像与重整炉的内部区域的不同部分相关，其中第一组多个图像中的每个图像包括与多个过程管的相应部分相关的第一像素数据；以及处理第一像素数据的一部分以获得多个过程管的第一温度信息。

可通过观察端口110获取炉102中管104的一系列数字图像来获得温度信息。可由数字相机或能采集数字图像信息的任何其它装置来获取数字图像。数字图像可为来自摄像机的“静态”数字图像(即，来自连续图像装置的静态图像)，或者来自摄像机的平均数字图像(即，在某段时间间隔“平均化”的图像而不是来自一次“快照”的图像)。可使数字相机通过每个观察端口110瞄准并且然后采集相应的图像信息来获得数字图像，即，对内部区域的相应部分“获取照片”。

数字相机可位于脚架或其它类似装置上以试图维持数字图像中所需的俯仰(pitch)角、偏转(yaw)角和滚动(roll)角且辅助将相机的镜头定位于观察端口110中心。另外，相机可设置到手动模式以维持更一致的光圈速度且焦距可设为无穷大。

为了获得包括管104的炉102的内部区域106的图像，相机可大致放置于观察端口110上，其中操作者使相机通过观察端口110瞄准且随后按压快门按钮以采集图像且然后从观察端口110移开相机。图2示出从若干观察端口110获取图像时相机的视场120。如在图2中可看出，相机的每个视场包括一行或多行管104的一部分。使相机通过观察端口110瞄准的时段应最小化以保护相机和操作者避免过量辐射热暴露；但是，当按压快门按钮时相机应当不动以确保图像不模糊。对于炉102周边上的每个观察端口110重复该过程。

相机可通过观察端口采集炉102的内部区域106的一部分的图像(或多个图像)。图像可包括位于图像左侧的一行管104和位于图像右侧的另一行管104。此外，图像可包括相对的观察端口。可使用相对的观察端口来从炉102的相对壁采集图像。图像可包括在相机视场内的炉102内部区域106的其它结构和/或特征。

采集在图像中的内部区域106的部分可重叠或包括采集在其它图像中的内部区域106的类似部分。换言之，在一个图像中示出的内部区域106的部分可包括也在其它图像中示出的结构或特征。举例而言，从相邻观察端口110获取的图像可示出相同管104的相对侧。同样，从相对观察端口110获取的图像可以以不同角度示出相同管104。而且，无需图像对应于或映射内部区域106的特定或专属区域，并且可示出内部区域106的基本上类似的区域或部分。如果图像包括在另一图像中未示出的一个结构或特征或者图像以与其它图像不同的角度或视角示出相同的结构或特征，则图像示出内部区域106的不同部分。

可绕炉102周边根据预定顺序或者沿着预定路径202从每个观察端口110采集内部区域106和管104的图像，如图2所示。预定路径202可在顺时针方向或逆时针方向上延伸。通过以预定顺序采集图像，可迅速完成采集在每个图像中的内部区域106的部分的随后识别，因为顺序或路径的每个步骤对应于内部区域106的已知部分。可以以任何所需次序或顺序来获取内部区域106和管104的图像，其中额外要求内部区域106的相应部分与所采集图像相关。由于炉102可包括在炉102的相对侧上和在一行管104的每一侧上的观察端口110，所有管104可包括于至少两个图像中且这些管104中的许多管可包括于至少四个图像中。

单个相机可用于采集炉102的内部区域106的所有图像。利用单个相机来采集所有图像可增加对图像数据随后处理和分析的一致性，因为图像是在一致的相机条件下采集，诸如一致的信噪比水平和对不同波长的一致的敏感性。但是，可使用多个相机来采集图像，但对图像数据的随后处理和分析应考虑相机条件的差异，诸如对不同波长的敏感性差异，和由于相机和/或相机模型之间的条件差异所致的信噪比的差异。需要考虑相机条件的差异，以使从一个相机获取的图像数据与从另一相机获取的图像数据相对应。

当采集炉102的内部区域106的图像时，相机可包括一个或多个滤波器来防止或减少某个波长的光到达成像器或传感器。成像器或传感器可包括电荷耦合装置(CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)装置。滤波器可设计成允许预定波长的50％的光穿过滤波器并到达传感器。滤波器还可设计成允许波长小于预定波长的更少的光(即，少于50％的光)穿过滤波器，且允许波长大于预定波长的更多的光(即，大于50％的光)穿过滤波器。预定波长可为大约715nm，或者预定波长可在大约300nm或更小和/或1000nm或更大之间。

合并到相机内的成像器或传感器可包括像素，其记录在该像素处接收的光强度。在相机中的像素数量对应于相机的分辨率。相机可具有在大约1兆像素(大约1百万像素)与大约10兆像素(大约1千万像素)或更多之间的分辨率。在成像器或传感器中的每个像素可具有记录光强度的一个或多个构件或通道。成像器或传感器的每个像素可具有三个构件或通道，其可对应于红(R)、绿(G)和蓝(B)色。像素的通道或构件可构造成在记录光强度时较多地接收某些预定频率的光且较少地接收其它预定频率的光。换言之，某些预定频率的光对总强度测量的贡献大于其它预定频率的光。当采集图像时，将每个像素的每个通道或构件的记录强度存储为图像数据或像素数据。像素可构造成测量可见光谱中的光强度。

在获得炉102的图像后，每个图像的相应的图像数据可加载到计算机或其它处理装置内以进行额外处理和分析。然后可使用计算机来处理每个图像以校正(即，减少或消除)图像中的任何失真。在对每个图像进行处理以校正图像中的失真之前，可构建或创建转换模型以表示用于采集图像的每个镜头与相机组合。为了创建转换模型，可创建镜头与相机组合的一系列径向失真模型。径向失真模型确定对于选定焦距长度(考虑变焦镜头的可能性)和选定焦距的可由校准镜头与相机组合所引入的径向失真量。一旦创建了镜头与相机组合的转换模型，转换模型可应用于由该镜头与相机组合所采集的图像以校正任何失真。失真校正方法是本领域中已知的。可使用任何合适的失真校正方法来获得温度信息。

除了失真校正之外，可使用计算机来处理每个图像以校正离特定位置(例如，“中心位置”)的任何旋转或偏差(“旋转校正”)。可执行旋转校正以校正图像的竖直方位(“滚动角”)，校正“上下”角(“俯仰角”)和“左右角”(“偏转角”)。可通过以下步骤对滚动角和俯仰角进行校正：检测图像中(多个)最后管104的边缘和相对的观察端口110的位置，且然后调整图像使得图像中(多个)最后管104的边缘是竖直的。可使用炉几何信息来校正偏转。用于旋转校正的方法是本领域已知的。可使用任何合适的旋转校正方法来获得温度信息。

可使用计算机来处理“校正”的图像以检测或确定图像中管104的边缘和/或任何其它所需特征，例如，相对的观察端口110。来自图像的管104的检测边缘和检测特征可鉴于炉102的几何模型来调整或修改。几何模型是炉中每个特征的空间位置表示(通常由x、y、z坐标和参考点来表示)。基于设计规格，诸如行间距、管与管的间距和壁与第一管之间的距离，可开发“已建(as-built)”几何模型。由于制造公差和热膨胀所致的管移动，管和其它炉特征可能不精确地位于“已建”几何模型中相同的位置。这个模型可随后被修改以通过比较在图像中检测的边缘与几何模型来匹配炉的实际操作条件。这允许识别管或其它特征。

几何模型用作识别每个管的起点。边缘检测用于微调特征的位置，因为管在高温环境下可弯曲或移动。

基于合并了几何信息和来自图像的边缘检测的结果的建模方案，估计管组的边缘和观察端口的位置。来自图像处理的边缘检测的信息与几何数据相一致。

边缘检测算法或过程估计边缘的可能位置且提供每个边缘可能布置的几率分布。边缘位置的几率分布与几何模型进行比较。由于存在同时定位的多个边缘，在几何信息与边缘位置的几率密度之间的误差被最小化以得出边缘的最终位置。

使用几何模型和所识别的管边缘和其它特征，可对每个图像中的每个管104进行识别和分段。始于一行中最后管104的检测边缘，网格可覆盖到对应于该管行的图像的一部分上。网格可不均匀地间隔开且可基于来自几何模型的尺寸和构造，诸如管行间距和管中心距离。基于来自几何模型的管104的已知位置，覆盖网格的竖直线对应于管104的边缘。网格线之间的间距可取决于所用相机的分辨率从1像素至100像素或更多像素变化。网格可包括具有预定长度和/或高度的分段行。分段可在预定高度处居中。

然后可检查分段行中的每个分段以作为异常或缺陷检查的部分判断分段是否为管104的部分或者内部区域106的另一部分。如果分段不是管104的部分，那么丢弃该分段。然后在分析中使用对应于炉102中管104的其余分段来确定相应图像中每个管104的温度。用于判断异常或分段是否为管的部分的方法是基于分类树。使用来自几何模型的信息来发展分类树。针对分段对一系列不同统计进行测试且基于测试结果，判断分段是好的(管的部分)还是坏的(并非管)。

管104的温度可基于来自所有图像的像素数据来确定。为了确定图像中管104的温度值，处理相应管104的分段中的像素数据以确定表示集中趋势测量的值，然后使之与温度相关。温度或温度值是管的代表值。管温度沿着其长度变化且测量一个或更多个选定高度以提供管的(多个)代表性温度值。像素数据(例如，强度值)的处理始于从该分段中像素的像素数据获得表示每个通道或构件的集中趋势测量的值。表示集中趋势测量的值可为像素数据的中值。但是，在其它实施例中，表示集中趋势测量的值可为平均数，韧性平均数、众数(mode)或者从像素数据得出的其它统计测量。然后可使表示每个通道或构件的集中趋势测量的值与温度值相关。从表示集中趋势测量的值确定的分段的温度值也可被分配不确定性值。不确定性值可量化所确定温度值的置信度。各种因素，诸如管离相机的距离(路径长度，“d”)，相机角度(由相机中心线与管104的位置形成，“a”)，在表示管的分段中的像素数量，可影响温度值确定的置信度。如果像素数据包括多个通道或构件，则用于每个通道或构件的温度值可使用统计平均技术(例如，平均、加权平均等)而平均化，以获得对应于管104的分段的单个温度值。

为了获得温度值与像素数据之间的相关性，已知温度与像素数据之间的关系可形成且存储于数据库或其它存储装置中以供未来存取。获得像素数据与温度之间关系的一种技术涉及采集内部区域106的图像且在图像采集之后不久，获取对应于该图像的内部区域的部分中管温度测量。可利用光学高温计或其它合适装置来执行管温度测量。然后比较表示来自对应于管104的图像的集中趋势测量的值与温度测量以确立温度与像素值之间的相关性或关系。用于获得管104上的温度信息的其它技术也可用于确立与像素值的关系或相关性。一旦确立了温度与像素值之间的关系或相关性，该相关性可用于图像的随后处理。

一旦确定了每个图像中每个管104的温度值，来自图像的温度值可组合在一起以提供炉102中所有管104上的温度信息。来自每个图像中每个管104的温度值被提取且用于生成炉102的所有管104的温度信息表示。在由于特定管104处于多于一个图像中而使得该管104具有若干温度值的情况下，可使用统计平均技术(例如，平均、加权平均)来平均化温度值。当计算加权平均值时也可包括温度值的不确定性作为因子。一旦完成了对来自图像的温度值的提取和处理，可显示炉102中每个管104的温度值。

作为确定每个图像中每个管104的温度值的替代，分段像素数据或表示集中趋势测量的值可以以类似于上文所讨论的方式(包括采用不确定性值)继续处理以生成炉102的像素数据或统计值的表示。然后可使用上文所讨论的关系或相关性将在炉表示图中代表集中趋势测量的像素数据或值转变成温度以获得基于温度值的炉的表示。

可使用多元回归方法(诸如，偏最小二乘法)来确立可进行独立温度测量的具体管的温度与来自图像的像素数据之间的相关性。这种相关性可合并变量，包括但不限于，通道像素值(如R、G、B值)，d，a，其它合适的可量化的测量和/或其组合。举例而言，管温度的相关值可表示为

(对于管j)且自变量表示为x_ij，其中i表示变量的部分列表的第i变量，其中

与管温度相关的其它变量可包括先前管和下一管的R、G、B。管104在预定位置的温度可表示为这些变量与未知系数A_i的线性组合使得

已知独立温度测量集合，T_j，其中j＝1，2，...，n，其可来自高温计，可通过使实际数据与最小二乘意义上的预测之间的误差最小来确定未知系数：

$\underset{j=1,n}{\mathrm{Min}}\left\{{(T_j-{\hat{T}}_j)}^2\right\}=\underset{j=1,n}{\mathrm{Min}}\left\{{(T_j-\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_i{x}_{\mathrm{ij}})}^2\right\}.$

这些评估可借助于标准统计和数学软件工具(例如，

)系统地执行。评估的最终结果可以以最小二乘意义生成来自图像的数据与管104的温度之间的相关性

从而允许对图像中的所有管进行温度估计(不仅仅用于可用独立温度测量的那些管)。

参看图3，关于炉102的管104的温度信息可显示为轮廓图或其它合适(彩色)图形表示。图3示出在预定高度的炉102的管104的温差信息的示范性轮廓图。该图表可识别个别过程管和行。如图所示，该图表示出炉包括高于平均温度的区域502、低于平均温度的区域504和平均温度区域506。

本文所公开的用于获得温度信息的过程可应用于炉102内的多个高度且可用于生成温度数据的三维视图或表示。观察端口110可位于炉102的上部和下部。执行上文所讨论的过程，在炉102的上部和下部的观察端口允许生成炉102的上部和下部的图表。合并了各个高度的预期温差的额外计算可合并到三维图表内。合并预期温差允许该图表考虑具体管104的异常。可从图像分析在不同高度的多行分段。在不同高度的多个分段的使用也可用于生成温度信息的三维表示。

在本申请的范围内的实施例包括程序产品，该程序产品包括机器可读介质用于携带或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构。这种机器可读介质可为任何可用介质，其可由通用或专用计算机或其它具有处理器的机器来存取。举例而言，这种机器可读介质可包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器，磁盘存储器或其它磁性存储装置，或者任何其它介质，其可用于携带或存储以机器可执行指令或数据结构形式的所需程序代码并且可由通用或专用计算机或其它具有处理器的机器来存取。当在网络或另一通信连接(硬线、无线或者硬线或无线的组合)上传递或提供信息到机器时，该机器将该连接适当地视作机器可读介质。因此，任何这种连接被适当地称作机器可读介质。上述的组合也可包括于机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某个功能或功能组的指令和数据。

操作该炉的方法还包括提供数学函数的估计，该数学函数表征多个燃烧器中两个或更多个的燃烧器流率变化与多个过程管的至少一部分的个别温度变化之间的关系。每个燃烧器可具有通过它的若干流动。这些流动包括燃料流和氧化剂流，并且它能控制这些流到个别燃烧器或燃烧器的适当子集(诸如单行燃烧器)的流量。改变这些流中一个的流量(例如，通过增加或减少流动路径中阀的打开分数)将会影响炉中一个或更多个管的温度。这种变化预期不会在总体上影响炉的燃料和氧化剂的总流量，仅影响这些流动在炉内的分布。一般而言，在单个流率变化(对于流i为Δu_i，其中i是规定影响燃料或氧化剂在炉内的分布的多个流中每个流的索引；这些流的总数标注为N_stream)与管温度的变化(对于所有j，ΔT_j，其中j是规定在计算时考虑的炉中多个管中每个管的索引)之间的关系表示为：

ΔT＝f(Δu_i)

其中底线用于表示向量。在此情况下，长度向量N_tube，受控的炉中多个管的部分的管数量(且其可以但并非必须等于炉中管的总数)。因此，此向量方程式表示单个燃料或氧化剂流的流率变化与N_tube管的温度之间的N_tube个别一般函数关系。

以分级方式来平衡炉常常是方便的，其中，在每一级中调整单个燃料或氧化剂流。然后流可被标注为它们用于平衡的特定次序。如果燃烧器具有3个燃料流，它们可被标注为fuel1、fuel2和fuel3。如果存在两个氧化剂流，它们可被标注为oxidant1和oxidant2。流类型的总数可被标注为M_streams。在第一级期间，可调整fuel1自身以平衡该炉。所有平衡可以以单级(即，使用仅仅一个流来平衡，即使需要多个调整步骤或迭代)来进行，或者随后的级可使用其它流来进一步改进炉平衡。在任一情况下，当使用分级办法时，在级内所需的唯一函数关系是在管温度变化(ΔT_j)与单个流类型在它流过多个燃烧器时的变化(Δu_I)之间的函数关系。大写索引I用于标注特定流流经的燃烧器且从1至所考虑的多个燃烧器的数目(N_burner)。一般而言，流经所有燃烧器的流的总数等于流类型数量与燃烧器数量的乘积(即，N_stream＝M_streamxN_burner)。也能限定用于标注任何流的索引i与复合索引I_m之间的一一对应，其中I标注燃烧器且下标m标注流类型。以此方式，流i与燃烧器I相关且如果方法以逐级方式应用，索引是相同的且用于识别具体燃烧器流。小写索引将用于标注燃烧器流且大写索引将用于标注其所流经的相应的燃烧器。可通过利用大写I替换小写i以更明确的方式生成逐级办法的方程式。

任何函数可被线性化使得对于自变量的小变化，常数值准确地表示因变量的变化。此为一阶导数且在此情况下可表示为

此处，符号

用于表示偏导数，因为管壁温度作为许多自变量的函数获得(u_i，其是可控流的流量)。符号g_ij在此定义为的估计。

表示燃烧器的多个流量流中两个或更多个与管壁温度之间的关系的函数表示为：

ΔT＝f(Δu)

这是一系列N_tube方程式的简写，一系列N_tube方程式中的每个作为所有流量流变化的函数提供具体管的管壁温度变化。单个示范性方程式可写为：

$\mathrm{\Δ}{T}_j=f_j\left(\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{u}\right)=f_j(\mathrm{\Δ}{u}_1,{\mathrm{\Δu}}_2,\mathrm{\Δ}{u}_3,...,\mathrm{\Δ}{u}_{N_{\mathrm{streams}}}).$

在使函数线性化之后，单个示范性方程式可写为：

$\mathrm{\Δ}{T}_j={\mathrm{\Σ}}_{\∀i}\frac{\∂T_j}{\∂u_i}\mathrm{\Δ}{u}_i.$

在利用估计值g_i，j替换

之后，单个示范性函数可写为：

$\mathrm{\Δ}{T}_j={\mathrm{\Σ}}_{\∀i}{g}_{\mathrm{ij}}\mathrm{\Δ}{u}_i$

存在N_tube个这样的个别方程式，一个方程式用于受控炉中多个管的部分中的每个。这N_tube个方程式一起可简写为：

$\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{T}=\underset{=}{G}\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{u}$

其中

是具有函数要素g_i，j和维度N_stream×N_tube的矩阵。

只需确定g_i，j的值。如果用实验方法来应对，这可为费劲的。但是，存在可用于简化任务的典型炉的特征。具体而言，靠近燃料流量增加的燃烧器的管经历温度升高且经历比距该燃烧器更远的管更大的温度升高。远离燃料增加的该燃烧器的管可无变化或甚至温度降低，因为靠近该较远管的燃烧器经历燃料流量的略微降低(因为炉的总燃料流量未变)。这暗示函数要素g_i，j的某些函数形式，其提供

的估计。举例而言，可使用函数形式

其中d_I，j是管j与燃烧器I之间的距离(应当指出的是大写I用于标注流i所流经的燃烧器，如先前所述)。这个形式具有三个参数(a₁、a₂和a₃)。在最一般的意义上来说，对于每个管/流对且作为操作和环境条件的函数，可确定参数，但这种办法并不利用这种方法的效力。另一办法是假定参数(a₁、a₂和a₃)对于具体类别内的每个管/流对是有效的。举例而言，燃烧器可具有两个单独的燃料流，并且可单独地确定每个燃料流的一个参数集合(a₁、a₂和a₃)。在炉内的燃烧器可具有不同大小，并且可对于每种大小的燃烧器的每个燃料流确定参数集合。由于估计无需完全正确，可希望限制不同类别的数量且接受估计响应的一定程度的不准确性，而不是做出额外工作来对更多类别进行参数确定。

因此，在该方法中，数学函数(例如，

)的估计可包括从函数要素(g_i，j)计算的值，其中函数要素(g_i，j)中每个包括函数形式(例如，

)，其包括第一函数参数a₁，第二函数参数a₂，和几何参数d_I，j，几何参数d_I，j表征多个过程管中每个与多个燃烧器中每个之间的距离；其中函数要素的第一函数要素的第一函数参数a₁具有与函数要素的第二函数要素的第一函数参数a₁相同的值，并且其中函数要素的第一函数要素的第二函数参数a₂具有与函数要素的第二函数要素的第二函数参数a₂相同的值。

如果g_ij通过除以参考流流量变化且乘以参考管温度变化而无量纲化(non-dimensionalized)，且d_I，j通过除以炉长度尺度而无量纲化，那么具有上文所述形式的参数值集合为a₁＝-1.1，a₂＝-0.05，且a₃＝1(这些值被选择为代表性实例，并且不预期描述任何特定炉且不以任何方式限制该方法)。图4是对于给定参数值此实例函数的图表。对于无量纲值，a₃可近似选择为等于1。a₂的更大绝对值限制流量变化对燃烧器周围更小相邻区域的直接影响。a₁可选择为小于-1。也可选择更复杂的函数要素形式，例如

此处，函数要素g_i，j具有4个参数且这个函数可更接近匹配实验数据。也可选择其它函数形式。

在获得关于燃烧器流的流率变化对管温度变化的影响的额外信息时，可更新用于确定每个特定类别的函数要素值的参数值(a_k)。这通过执行以下最小化来进行：

其中ε ^-1 是(维度N_tube的)向量，其中每个要素是管温度测量中不确定性的倒数，ο算子用于两个向量的逐点乘积(又称，阿达玛积)。如果矩阵

是病态的，它可通过降低较小特征值中的某些而重新调整。

如上文所示，管壁温度变化与燃烧器流量变化之间的关系可受到操作条件(例如，生产速率)或环境条件(例如，周围温度)的影响。可通过改变参数值(a_k)来采集这些效果。然而，对于先前条件所确定的值提供使管壁温度变化与燃烧器流量变化相关的数学函数的合理估计和良好起点。由于对燃烧器流的流量做出变化，可如上文描述的那样更新参数。

操作炉的方法还包括计算第一目标流率解集，其具有用于多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合多个过程管的温度一致性限制相一致。在数学上，这通过以下步骤进行：首先构建形式为T-T ^*(或者ΔT ^*)的表示当前管温度(标记为

或简单地T)与目标温度(

的

或简单地T ^*)之间的差的向量，并且然后确定符合线性化函数的解(Δu)，该线性化函数估计管壁温度变化与燃烧器流量之间的关系，燃烧器流量受到在个别燃烧器流量的下限与上限之间的确定值(Δu_i)的约束。用符号表示，这为

$\underset{\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{u}}{\mathrm{Min}}\left|\right|\mathrm{\Δ}{\underset{\‾}{T}}^{*}-\underset{=}{G}\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{u}\left|\right|$

$s.t.L{B}_i\≤\mathrm{\Δ}{u}_i\≤U{B}_i\∀i$

其中，通用符号||x||用于标注多种优化目标中的任何目标，诸如先前所讨论的2-范数。

可等于

或与

相关，如先前所讨论。

可被重新调整。

解(Δu)是燃烧器流量变化的集合，其使估计的管壁温度与目标温度之间的差最小。这些符合的流量变化可实施为阀调整。当这样做时，将在炉中出现新的温度分布。管温度以及相应的不确定性值可如上文所述地测量。然后可使用新温度信息来估计g_i，j中参数的新值，以及确定新ΔT ^*使得可重复该过程以进一步改善温度分布。

目标流率解集可为关于燃烧器流率的任何测量，例如，特定氧化气体和/或燃料流率，流率变化，阀打开/关闭百分比等。符合(conforming)可为用于降低测量温度与温度目标之间的差的任何合适技术。

如上文所述，温度值或温度信息可包括不确定值(ε_j)。为了在管壁温度中合并这种不确定性，确定符合的流量的最小化过程被修改以包括利用不确定性的倒数对个别向量要素加权。这类似于使用不确定性来计算个别函数要素的估计中的参数值。用符号表示，这是

$s.t.L{B}_i\≤\mathrm{\Δ}{u}_i\≤U{B}_i\∀i.$

修改涵盖可存在于或可不存在于不同管壁温度中的不确定性的微分。与不确定性较高的情况相比，在与相关温度相关的不确定性较低时，所得到的解更强调移动阀。

对燃烧器流量最明显的约束是最小流量和最大流量。这些可被规定为维持与燃烧器稳定性一致的某最小燃料流量或者与富燃料燃烧和排放限度相关的最大燃料流量。这些流量约束可在阀位置约束方面改动以与Δu_i被认为是阀位置变化的情况相一致。还存在也可包括的额外约束。举例而言，约束可施加至对于计算目标流率解集的每一步允许被操纵的阀数量。

操作炉102的方法还包括根据第一目标流率解集调整在多个燃烧器108中两个或更多个中至少一个上游的第一阀来改变多个燃烧器108中两个或更多个的流率中的至少一个。对第一阀的提及包括一个或更多个阀，因为冠词“一”当应用于任何特征时表示一个或更多个。第一阀可为控制氧化气体流量的阀或者控制燃料气体流量的阀。第一阀可为促动阀或手动阀。所调整的第一阀不是受传统方法控制的用于控制整个炉的总流量的主要氧化气体或主要燃料阀，而是第一阀为控制燃烧器的适当子集的流量且因此影响流量分布的阀。

操作炉102的方法还可包括在不同于第一操作条件的第二操作条件下测量多个过程管的第二温度信息。第二操作条件在第一操作条件之后(在随后的时间)。

可以以类似于第一温度信息的方式测量第二温度信息。

与其它特征中的任何特征组合，可通过采集重整炉内部区域的第二组多个图像来测量多个过程管的第二温度信息，第二组多个图像中的至少一些图像与重整炉的内部区域的不同部分相关，其中第二组多个图像的每个图像包括与多个过程管的相应部分相关的第二像素数据，并且处理第二像素数据的一部分以获得多个过程管的第二温度信息。

第二操作条件可为燃烧器的氧化气体/燃料流率的温度响应的开环测试的结果。开环测试包括如下情况：具体地调整单个燃烧器流量流以确定用于限定具体燃烧器流量类别的函数要素的参数。可使用从(多个)燃烧器流率变化所得的第一温度信息与第二温度信息来计算参数估计。如果₀ T用于标注在初始条件的测量温度，₁ T用于标注在随后条件的测量温度，那么ΔT≡₁ T-₀ T，并且从确定参数，其中ε ^-1 的要素被定义为

Δu是向量，其中仅仅一个非零要素(Δu_j)对应于被调整用于开环测试的燃烧器流量流。可执行任意次数的开环测试来获得更多温度信息(₂ T，₃ T，...)以验证对于g_ij所选的函数要素形式，改善参数估计，以发展额外燃烧器流量类别或不同操作条件的参数估计。

作为开环测试的替代，测量第二温度信息的第二操作条件可为根据第一目标流率解集调整第一阀的结果。通过每次调整一个或更多个阀，可测量额外温度信息且结果用于更新参数估计。

操作炉102的方法还可包括使用该数学函数的估计或更新估计和使用多个过程管的第二温度信息来计算第二目标流率解集，其具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合目标温度标准相一致。使用在第二温度信息中提供的值来评估数学函数的估计或者数学函数的更新估计以计算第二目标流率解集。第二目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的更新解或第二解。先前所用的数学函数的相同估计可用于计算第二目标流率解集，或者数学函数的更新估计可基于新的温度信息来提供。在使用数学函数的更新估计的情况下，从第二温度信息更新数学函数的估计。数学函数通过使用来自第二温度数据的新信息来重新估计函数要素(a_k)的参数而更新。在存在导致多个温度读数和多个阀位置的多种条件的情况下，通过来组合结果，其中l是识别所评估的不同条件中的每个的索引。

可考虑与最小和/或最大容许阀位置相关的约束来估计下一控制动作。约束可为物理约束(即，全开或全闭阀)。约束可基于阀不应打开或关闭超过某个位置的经历。其它约束可由在每次迭代时允许移动的燃烧器总数或者允许关闭的阀总数或者允许背压的最大变化而造成。

在计算第二目标流率解集之后，操作炉的方法然后还可包括根据第二目标流率解集调整在多个燃烧器中两个或更多个中至少一个上游的第二阀来改变多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个。被调整的第一阀或第二阀不是受传统方法控制的用于控制整个炉的总流量的主氧化气体或主燃料阀，而是第一阀或第二阀是控制燃烧器的适当子集的流量且因此影响流量分布的阀。

可操作炉以首先调整头阀以调节每一行燃烧器，之后调整个别燃烧器阀以调节每个个别燃烧器。

多个燃烧器可包括两行或更多行燃烧器，且响应于第一目标流率解集进行调整的第一阀可在第一行燃烧器上游。一行燃烧器是连接到共同头管且具有排列成大致直线的出口的多个燃烧器。响应于第二目标流率解集进行调整的第二阀可在多个燃烧器中两个或更多个中单个燃烧器上游以根据第二目标流率解集来改变单个燃烧器的流率中的至少一个。由于第二阀仅调节单个燃烧器，故第二阀不在除了该单个燃烧器之外的任何燃烧器上游。

限定燃烧器流量流的类别且以每个类别独特的表达来表示管壁温度变化与燃烧器流量流变化是一种强大的工具，其利用炉的规则几何图案且允许利用较少的扰动来更全面地提供增益矩阵(即，每个类别一个)。图1示出围绕燃烧器16的管14处于与围绕燃烧器26的管24类似的关系。预期管24将以与管14响应于燃烧器14中的变化大致相同的方式响应于燃烧器26中的变化。这种预期已在试验上得到验证。相似地，基于与几何考虑(燃烧器与管之间的距离)相关的函数形式限定增益矩阵的每个要素进一步提高了该方法的效率。这确保考虑对较远管上的相对较小影响，即使仅仅大约地考虑。微小影响的总和可较为显著，因此将它们全都忽略使这个大量纲问题的最终解决效率较低。

在一实施例中，在计算了目标流率解集之后，可一次一个地调整在每个燃烧器上游的阀，在每次调整后测量的温度信息和在每次调整后测量的温度信息用于更新数学函数的估计。可在做出先前目标流率解集的早先规定的变化中的某些或全部之后做出数学函数估计的更新。这种办法具有更易于改进数学函数估计的优点。

在此实施例中，第一阀在多个燃烧器中两个或更多个中单独第一燃烧器上游。该方法然后还可包括在第二操作条件下测量多个过程管的第二温度信息，其中，第二操作条件是由于根据第一目标流率解集调整第一阀，调整第二阀而造成，其中第二阀在多个燃烧器中两个或更多个中单独第二燃烧器上游，在第三操作条件下测量多个过程管的第三温度信息，其中第三温度信息是由于根据第一目标流率解集调整第二阀而造成，从第二温度信息和第三温度信息更新数学函数的估计，由此形成数学函数的更新估计，使用数学函数的更新估计来计算第二目标流率解集，第二目标流率解集具有多个燃烧器中两个或更多个的解，这些解与使多个过程管的温度符合目标温度标准相一致；以及根据第二目标流率解集调整在多个燃烧器中两个或更多个上游的第一阀、第二阀或第三阀中的至少一个来改变多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个，其中第三阀不在重整炉中所有燃烧器的上游。

将参考以下实例来更好地理解本发明，以下实例预期说明而不是限制本发明的范围。本发明仅由权利要求书限定。

实例1

这个实例示出实践中的方法。

步骤1。选择炉内一致管温度的目标温度标准

这个标准是所记录的个别管温度与所有管温度平均值之间2范数和∞范数的加权总和。

步骤2。使用修改的数字相机来测量包括多个过程管中每个j的数据的初始条件，T_j，其中j是1至炉中可见的过程管总数，N_tube。在此情况下，超过90％的管在图像中是可见的。通过采集重整炉内部区域的多个图像(获取“照片”)来测量多个过程管的温度信息，多个图像中的至少一些图像与重整炉的内部区域的不同部分相关，其中多个图像中的每个图像包括与多个过程管的一部分相关的像素数据。然后通过处理像素数据的一部分来获得多个过程管的温度信息。获取管的“照片”且使用相关性来将照片转变成温度值和相应不确定性。管壁温度的不确定性估计是由管壁温度的估计的标准偏差提供且标注为ε_j。在初始条件的温度T_j一起形成温度向量，其被标注为₀ T。在初始条件的不确定性ε_i一起形成不确定性向量₀ ε。初始温度数据示出超过50℃的温度差距，其与使用现有方法可实现的温度差距相一致。

步骤3。使用现有知识做出数学函数

的估计。数学函数表征管壁温度变化与控制个别燃烧器的fuel1的流量的阀位置变化之间的关系。

是矩阵，具有函数要素g_I，j和维度N_burner×N_tube。

在此实例中函数要素g_I，j的形式为

g_I，j＝a₁×exp(a₂d_1，j)+a₃

其中函数要素g_I，j是与燃烧器I中的燃料流fuel1和反应管j相关的阀位置变化的增益(以℃/阀打开百分比进行测量)；d_I，j是从反应管j至燃烧器I的距离(以米为单位进行测量)，且a₁、a₂和a₃是与燃烧器流率与反应管温度之间的关系相关的参数。a₁、a₂和a₃的初始值分别是45(℃/％)，-2.3m^-1，0.5(℃/％)。基于估计来提供a₁、a₂和a₃的初始值。阀位置经由阀曲线(其描述了阀的阻力)、压差和流体的物理性质与燃料流流量相关。在数学上，这种转变通过采用链式法则而实现。在此实例中，不计算实际流的流量变化；而是影响流量的阀位置变化是确定变量。

步骤4。在此炉中，存在两种不同大小的燃烧器。侧部行燃烧器(与耐火壁相邻的那些)大小仅为炉内部燃烧器的65％。侧部行燃烧器的阀位置的百分比变化在燃料流流量变化(和因此管壁温度)方面仅为内部行燃烧器中类似变化的大约65％。为了考虑这点，与侧部行燃烧器相关的所有增益要素乘以此占空比，0.65。然后，对于对应于侧部燃烧器的每个I，侧部燃烧器的修改增益g′_I，j为：

g′_I，j＝0.65g_I，j。

步骤5。使用测量管温不确定性向量ε、

的当前估计和加权函数w来估计阀位置的变化，其将决定最佳地满足目标温度标准的每个燃烧器的fuel1流量，Δu。所选目标温度标准包含加权因子，w，其最初被设置为1.0。发现始于w＝1和结束于w＝0.5，与w常数值相比，炉平衡会聚更快。计算控制通过每个燃烧器的燃料流的流量fuel1的阀位置变化使得

$s.t.L{B}_i\≤\mathrm{\Δ}{u}_i\≤U{B}_i\∀i$

对每个Δu_i具有以下限制：20％打开的下限，LB_i，和100％打开的上限UB。发现包括限制阀变化次数为5的额外约束允许更易于实际实施，改进了会聚稳定性且消除了无意义的小的阀变化。满足最小化的这种阀变化集合是符合解。

步骤6。对燃烧器阀做出与符合解相关的5个阀变化。在发生了燃烧器流的流率变化对管温度的影响之后(在每次迭代，等待至少2小时)，使用修改的数字相机收集包括每个管的数据的额外管温度信息，如在步骤2中。获取管的“照片”且使用相关性将照片转变成在第二条件的温度值，表示为向量，₁ T，且对于多个过程管中每个具有相应的不确定性向量₁ ε。

步骤7。在初始阀移动后，温度变化减小至小于50℃，但最热管仍高于最大管寿命所需温度。因此，通过首先根据步骤8更新参数a₁、a₂和a₃来继续该方法。

步骤8。已知新的温度数据₁ T和相应的不确定性₁ ε，先前温度数据₀ T和相应的不确定性₀ ε，和相应的燃烧器阀变化Δu，重新估计参数a₁、a₂和a₃。根据下式来重新估计参数a₁、a₂和a₃：

对于第一次更新，仅仅一个数据集合可用于重新估计参数a₁、a₂和a₃，如在此方程式中所示。在随后步骤，包括所有先前的步骤，如先前所讨论。

在每次迭代使用更新的参数a₁、a₂和a₃重复步骤3至步骤8。在3次迭代后，最大管温度高于平均值小于15℃且总变化为～40℃。参数a₁、a₂和a₃的最终值分别为44.4(℃/％)、-3.3m^-1、-.23(℃/％)。

虽然示出和描述了本发明的仅仅某些特征和实施例，但本领域技术人员可想到许多修改和变化(例如，各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数(例如，温度、压力等)的值、安装布置、材料使用、颜色、方位等的变化)，而不实质地偏离权利要求书中所陈述的主题的新颖教导内容和优点。根据替代实施例，任何过程或方法步骤的次序或顺序可改变或重新定序。因此，应了解所附权利要求书预期涵盖在本发明的真实精神内的所有这种修改和变化。而且，为了提供示范性实施例的简洁描述，可不描述实际实施方式的所有特征(即，与目前构想到的执行本发明的最佳方式无关的特征，或者与实现所主张的发明无关的特征)。应了解在任何这种实际实施方式的发展中，如在任何工程或设计项目中，可做出许多具体实施方式的决策。这些发展努力可为复杂或耗时的，但仍是受益于本公开的本领域技术人员设计、制作和制造的常规工作而无需进行过度实验。

Claims (12)

1.一种操作炉的方法，所述炉具有多个燃烧器，所述多个燃烧器中的每个具有与之相关的流率，所述炉包含多个过程管，所述方法包括：

(a)选择所述多个过程管的目标温度标准；

(b)在第一操作条件下测量第一温度信息，所述第一温度信息包括所述多个过程管中每个的数据，其中，所述多个过程管的第一温度信息通过以下步骤测量：

采集所述重整炉的内部区域的第一组多个图像，所述第一组多个图像中的至少一些图像与所述重整炉的内部区域的不同部分相关，其中，所述第一组多个图像的每个图像包括与所述多个过程管的一部分相关的第一像素数据；以及

处理所述第一像素数据的一部分以获得所述多个过程管的第一温度信息；

(c)提供数学函数的估计，所述数学函数表征所述多个燃烧器中两个或更多个的燃烧器流率变化与所述多个过程管的至少一部分的个别温度变化之间的关系；

(d)使用所述数学函数的估计和所述多个过程管的第一温度信息来计算第一目标流率解集，所述第一目标流率解集具有所述多个燃烧器中两个或更多个的解，所述解与使所述多个过程管的温度符合所述多个过程管的目标温度标准相一致；以及

(e)根据所述第一目标流率解集调整所述多个燃烧器中两个或更多个中至少一个上游的第一阀以改变所述多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个，其中，所述第一阀不在所述炉的所有燃烧器的上游。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在不同于所述第一操作条件的第二操作条件下测量所述多个过程管的第二温度信息；以及

其中，使用所述第一温度信息和所述第二温度信息来计算在步骤(c)中提供的所述数学函数的估计。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个过程管的第二温度信息是通过以下步骤测量：

采集所述重整炉的内部区域的第二组多个图像，所述第二组多个图像中的至少一些图像与所述重整炉的内部区域的不同部分相关，其中，所述第二组多个图像的每个图像包括与所述多个过程管的一部分相关的第二像素数据；以及

处理所述第二像素数据的一部分以获得所述多个过程管的第二温度信息。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一温度信息包括不确定性值，所述第二温度信息包括不确定性值；以及

其中，使用所述第一温度信息的不确定性值和所述第二温度信息的不确定性值来计算所述数学函数的估计和/或所述数学函数的更新估计。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在不同于所述第一操作条件且在所述第一操作条件之后的第二操作条件下测量所述多个过程管的第二温度信息；

使用所述数学函数的估计或更新估计和使用所述多个过程管的第二温度信息来计算第二目标流率解集，所述第二目标流率解集具有所述多个燃烧器中两个或更多个的解，所述解与使所述多个过程管的温度符合所述目标温度标准相一致；以及

根据所述第二目标流率解集调整所述多个燃烧器中两个或更多个中至少一个上游的第一阀或第二阀以改变所述多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个，其中，所述第二阀不在所述重整炉的所有燃烧器的上游。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二操作条件是由于步骤(e)造成。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

从所述多个过程管的第二温度信息更新所述数学函数的估计从而形成所述数学函数的更新估计；以及

其中，计算所述第二目标流率解集的步骤使用所述数学函数的更新估计。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数学函数的估计包括来自函数要素的计算值，其中，所述函数要素中的每个包括函数形式，所述函数形式包括第一函数参数、第二函数参数和几何参数，几何参数表征所述多个过程管中每个与所述多个燃烧器中每个之间的距离；

其中，所述函数要素的第一函数要素的第一函数参数具有与所述函数要素的第二函数要素的第一函数参数相同的值；以及

其中，所述函数要素的第一函数要素的第二函数参数具有与所述函数要素的第二函数要素的第二函数参数相同的值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一函数参数具有对于所述函数要素中每个相同的值，并且所述第二函数参数具有对于所述函数要素中每个相同的值。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个燃烧器包括两行或更多行燃烧器，并且所述第一阀在第一行燃烧器上游，所述方法还包括：

在不同于所述第一操作条件且在所述第一操作条件之后的第二操作条件下测量所述多个过程管的第二温度信息；

使用所述数学函数的估计或更新估计和使用所述多个过程管的第二温度信息来计算第二目标流率解集，所述第二目标流率解集具有所述多个燃烧器中两个或更多个的解，所述解与使所述多个过程管的温度符合所述目标温度标准相一致；以及

根据所述第二目标流率解集调整所述多个燃烧器中两个或更多个中单个燃烧器上游的第二阀以改变所述单个燃烧器的流率中的至少一个，其中，所述第二阀不在除了所述单个燃烧器之外的任何燃烧器的上游。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阀在所述多个燃烧器中两个或更多个中的单独第一燃烧器上游，所述方法还包括：

在第二操作条件下测量所述多个过程管的第二温度信息，其中，所述第二操作条件是由于步骤(e)造成；

根据所述第一目标流率解集调整第二阀，其中，所述第二阀在所述多个燃烧器中两个或更多个中的单独第二燃烧器上游；

在第三操作条件下测量所述多个过程管的第三温度信息，其中，所述第三操作条件是由于根据所述第一目标流率解集调整所述第二阀造成；

从所述第二温度信息和所述第三温度信息更新所述数学函数的估计，从而形成所述数学函数的更新估计；

使用所述数学函数的更新估计来计算第二目标流率解集，所述目标流率解集具有所述多个燃烧器中两个或更多个的解，所述解与使所述多个过程管的温度符合所述目标温度标准相一致；以及

根据所述第二目标流率解集调整在所述多个燃烧器中两个或更多个上游的第一阀、第二阀或第三阀以改变所述多个燃烧器中两个或更多个的流率中的至少一个，其中，所述第三阀不在所述重整炉中所有燃烧器的上游。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数学函数的估计表示为：

$\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{T}=\underset{=}{G}\mathrm{\Δ}\underset{\‾}{u}$

其中ΔT表示所述多个过程管的至少一部分的个别温度变化，Δu表示所述多个燃烧器中两个或更多个的燃烧器流率变化，是增益矩阵。

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