CN114026392A - 对离开余热锅炉的熔体流的自动监测 - Google Patents

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Abstract

本发明使得能够基于光学信息对离开余热锅炉的熔体流进行自动监测。处理器用于读取至少一个静止成像视频序列，该静止成像视频序列包括数字图像帧，该数字图像帧包括代表离开余热锅炉的熔体流的至少一部分的被检查区域。所述处理器用于在所述被检查区域中识别基于颜色和/或强度信息可区分的区域。所述处理器用于基于所识别出来的所述可区分的区域确定熔体流的监测到的流动特性。

Description

对离开余热锅炉的熔体流的自动监测
技术领域
本发明涉及基于光学信息对离开余热锅炉的熔体流的自动监测。
背景技术
余热锅炉具有两个主要功能：化学回收，和将在过程中生成的燃烧热作为蒸汽和电能的回收。通过熔体喷口从余热锅炉炉膛的底部流出的化学熔体含有硫化钠、碳酸钠和硫酸钠。
离开余热锅炉的熔体流已通过例如在熔体喷口的移除熔体的区域上训练监测相机来监测，并且操作员已经能够使用由相机产生的图像来监测熔体流及其中的变化。例如，可以使用此图像信息来检测堵塞和清洁需求。此外，还可以在由相机产生的图像中检测会导致溶解罐中的熔体爆炸的突然的熔体大量流入。如专利US 10,012,616B2中所述，还可以通过基于溶解罐中的声发射的观察来检测熔体大量流入。
已经可以通过例如监测离开溶解罐的绿液的浓度和量来观察熔体流的量。这些定量数据被长期整合，并且包括流经所有熔体喷口的熔体的总量。
现有技术不能实时定量地监测离开余热锅炉的熔体流。最大的余热锅炉可以具有超过10个的熔体喷口，并且基于燃烧条件，它们的流量可能会有所不同。
然而，显然需要检测余热锅炉燃烧事件的喷口特定的熔体流的差异和变化，因为它有助于优化化学回收和优化发电，并且有助于预测会破坏余热锅炉设备的结构并具有危险性的熔体大量流入。
发明内容
根据本发明的第一特征，提出了一种用于自动监测离开余热锅炉的熔体流的方法。该方法包括以下步骤：
利用处理器读取至少一个静止成像视频序列，该静止成像视频序列包括数字图像帧，每个数字图像帧包括代表离开余热锅炉的熔体流的至少一部分的至少一个被检查区域；
利用处理器在所述至少一个被检查区域中识别基于颜色和/或强度信息可区分的至少一个区域；以及
基于利用处理器识别出来的所述至少一个可区分区域，确定熔体流的至少一个监测到的流动特性。
根据本发明的第二特征，提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括至少一个计算机可读存储介质，其包含一组命令，这一组命令由一个或多个处理器运行，使计算机设备执行根据第一特征的方法。
根据本发明的第三特征，提出了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器；以及至少一个存储器，该存储器包括计算机程序代码，其中，所述至少一个存储器和计算机程序代码已被布置成利用至少一个处理器以使计算机设备：
读取至少一个静止成像视频序列，该静止成像视频序列包括数字图像帧，每个数字图像帧包括代表离开余热锅炉的熔体流的至少一部分的至少一个被检查区域；
在所述至少一个被检查区域中，识别基于颜色和/或强度信息可区分的至少一个区域；以及
基于所识别出来的所述至少一个可区分区域，确定熔体流的至少一个监测到的流动特性。
在本发明的一个实施例中，第一被检查区域代表流入具有已知截面尺寸的熔体喷口的熔体流，第一可区分的区域包括熔体流的表面的边缘，并且监测到的流动特性包括以下中的至少一项：熔体流宽度，或相对于熔体喷口的底部的熔体流高度，所述熔体流宽度和/或熔体流高度利用处理器基于所识别出来的熔体流的表面的边缘来确定。
在本发明的一个实施例中，监测到的流动特性还包括熔体流的截面表面积，所述熔体流的截面表面积利用处理器基于熔体喷口的截面尺寸和所确定的熔体流的宽度和/或高度来确定。
在本发明的一个实施例中，第二可区分的区域包括在熔体流的流动方向上移动的区域，并且监测到的流动特性还包括熔体流的流速，该流速利用处理器基于视频序列的至少两个图像帧之间的第二可区分的区域的位置变化来确定。
在本发明的一个实施例中，监测到的流动特性还包括熔体流的体积流量，该体积流量基于利用处理器确定的熔体流的截面表面积和流速来确定。
在本发明的一个实施例中，监测到的流动特性还包括熔体流的质量流量，该质量流量利用处理器基于熔体流密度和所确定的体积流量来确定。
在本发明的一个实施例中，第二被检查区域代表流出熔体喷口的熔体流，蒸汽射流被引导至该熔体流，以将熔体流粉碎成液滴，第三可区分的区域包括至少一些所述液滴，并且监测到的流动特性还包括所述至少一些所述液滴的液滴分布特性。
在本发明的一个实施例中，利用处理器读取从熔体流的不同观察点成像的至少两个静止成像视频序列，以获得在所述不同观察点中的监测到的流动特性的值，并且使用处理器比较由此获得的监测到的流动特性的值。
在本发明的一个实施例中，在熔体流的流动方向上移动的所述区域包括由于熔体流的形状、成分和/或温度的偏差而可区分的区域。
在本发明的一个实施例中，熔体流的宽度和/或高度基于第一被检查区域的像素编号尺寸来确定。
在本发明的一个实施例中，所确定的熔体流的所述至少一个监测到的流动特性用于控制余热锅炉。
利用根据本发明的解决方案，可以自动监测离开余热锅炉的熔体流。根据本发明的至少一些解决方案使得检测余热锅炉燃烧事件的喷口特定的熔体流的差异和变化成为可能，从而有助于优化化学回收和优化发电，并且有助于预测会破坏余热锅炉设备的结构且具有危险性的熔体大量流入。
附图说明
下面通过参考附图，用所附的示例实施例来描述本发明，在附图中
图1A示意性地示出了根据本发明的系统；
图1B示意性地示出了根据本发明的余热锅炉；
图2示意性地示出了根据本发明的设备；
图3示意性地描述了根据本发明的方法；
图4A是根据本发明的V形熔体喷口的截面图；
图4B是根据本发明的U形熔体喷口的截面图；
图5示意性地示出了根据本发明的视频序列的数字图像帧；
图6示意性地示出了根据本发明的摄像机布置；以及
图7A至图7B描绘了根据本发明获得的熔体流的一些监测到的流动特性。
附图始终使用相同的附图标记来指代等同元件。
具体实施方式
下面是本发明的实施例的详细描述，其示例在附图中描述。以下详细描述连同附图旨在描述示例，而不是示出实现所提供的示例或利用它们的唯一方式。下面重点介绍示例活动和一系列步骤/操作，以便组装和使用示例。然而，相同或等同的活动和步骤/操作也可以通过其它示例来实现。
作为示例，图1A描绘了根据本发明的系统100的部件，在该系统100中，可以实现本发明的不同实施例。图1A的示例示出了：余热锅炉110；仪器120，用于生成包括离开余热锅炉110的熔体流的数字图像帧的视频序列；计算机设备200，用于自动监测离开余热锅炉110的熔体流；以及用于进一步处理的仪器130。
余热锅炉110是设计用以燃烧黑液的蒸汽锅炉，其具有双重能力，以充当化学回收设备和适合用于在纸浆厂产生高压蒸汽和能量的单元。结合图1B更详细地描述了余热锅炉110。
用于生成视频序列的仪器120可以包括例如任何合适的摄像机(诸如监测相机)，操作员利用该摄像机从控制室监测熔体流。本发明不需要单独的专用摄像机，因此可以使用现有的和已经安装的摄像机。在一个示例中，摄像机是可见区域彩色摄像机。
图6横向地示意性地示出了根据本发明的摄像机布置600。在图6中，熔体喷口601(对应于例如图1B的熔体喷口117)向下倾斜定位，使得熔体流602在流出熔体喷口601之后最终终止于溶解罐(图6中未示出)。图6还描绘了蒸汽喷嘴606，利用该蒸汽喷嘴将蒸汽射流引导到熔体流602，以将其粉碎成液滴603。此外，图6示出了安装在熔体喷口601上方的第一摄像机604，使得其成像的区域同时覆盖流入熔体喷口601的熔体流和流出熔体喷口601的熔体流。如下文描述的那样，这一个摄像机604可以替代地是替换为两个摄像机，其中一个对流入熔体喷口601的熔体流成像，并且另一个对流出熔体喷口601的熔体流成像。此外，图6示出了第二摄像机605，其定位成使得其成像的区域覆盖由蒸汽鼓风机606引起的液滴形成603。
图4A示出了根据本发明的V形熔体喷口410(对应于例如图1B的熔体喷口117和/或图6的熔体喷口601)的截面图。熔体喷口的顶表面用图4A中的线411表示，并且线412表示流入熔体喷口410的熔体流的顶表面。表面413表示熔体喷口410中的熔体流的截面面积，其被确定为熔体流的监测到的流动特性，如下面结合图2描述的那样。
图4B进而示出了根据本发明的U形熔体喷口420(对应于例如图1B的熔体喷口117和/或图6的熔体喷口601)的截面图。熔体喷口的顶表面用图4B中的线421表示，并且线422表示流入熔体喷口420的熔体流的顶表面。表面423表示熔体喷口420中的熔体流的截面表面积，其被确定为熔体流的监测到的流动特性，如下面结合图2描述的那样。
在图2的描述中更详细地描述了用于自动监测离开余热锅炉的熔体流的计算机设备200。
用于进一步处理的仪器140可以包括例如工作站计算机、服务器计算机、数据库和/或通信连接等，其可以用于实施或启动各种进一步处理措施。所述进一步的处理措施可以包括，例如：向清洁熔体喷口的自动设备发出清洁熔体喷口的命令、进行调整以防止改变以便例如防止熔体大量流入和/或进行调整以调整燃料喷射和/或空气喷射，和/或基于从不同熔体喷口流出的流量的差异调整余热锅炉的燃烧室中的局部条件，以实现横向平衡的燃烧事件。
图1B示意性地示出了根据本发明的余热锅炉110。图1B的余热锅炉110包括例如矩形底部111、四个炉壁1121-1124(在图1B中示出了其后壁1121和前壁1122)、炉膛113、喷管114和传热部分115。炉膛113的底部部分具有通风口116和熔体喷口117。传热部分115包括例如节能器115A、热炼管道115B和过热器115C。
此外，图1B描绘了用于从黑液中蒸发过量水的蒸发器151和用于在蒸发之后将黑液注入余热锅炉110的液体喷射器152。换言之，利用液体喷射器152，通过正确的液滴大小和校正对准，试图在余热锅炉110的底部111处形成优选类型的堆。
余热锅炉110的炉膛113的炉壁1121-1124通常由竖直管(图1B中未示出)制成，其以气密方式结合在一起以形成均匀的热炼(cooking)管道。在管道内流动的水被在炉膛113中释放的热能汽化，并且最终在循环中生成的饱和水蒸汽混合物被引导到汽包(图1B中未示出)中，在汽包中，蒸汽和水被分离并且蒸汽被引导至过热器115C以进行过热。当余热锅炉110运行时，其底部111完全覆盖有一层熔体，并且试图在锅炉的底部形成包含无机材料和焦炭的受控堆。黑液中的有机物的燃烧和低氧条件下的化学还原发生在所述堆中。熔体喷口117用于将锅炉底部111的熔体输送到溶解罐(图1B中未示出)。
对于供给到余热锅炉110中的燃烧空气，余热锅炉110通常具有三个空气级别：一级、二级和三级，其通过通风孔116。它们都对黑液燃烧所需的燃烧空气供应有影响。与图1B不同的是，熔体喷口和通风口通常位于前壁1121和/或后壁1122上，因为它们比端壁1123、1124更宽。
过热器115C通常由位于余热锅炉110顶部的突起或喷管114保护，以保护过热器115C免受直接热辐射并将烟气流引导至过热器115C。在过热器115C之后，在燃烧期间生成的烟气被输送到热炼管道115B，其中，烟气的热量用于蒸汽生成。烟气通常含有大量的灰分，并且试图通过定期蒸汽吹灰将灰分与传热表面分离。从烟气通道灰斗和电过滤器分离的这些灰分被回收，并且回收的灰分与黑液混合，并注入锅炉炉膛113以用于化学回收。
余热锅炉110通常具有位于竖直烟气通道中的两个给水预热器或节能器115A。给水预热器115A在将给水供应到热炼管道115B之前加热给水。预热器115A提高了余热锅炉110的性能系数，并将其烟气冷却到接近给水的温度。烟气流中的节能器115A也需要定期蒸汽吹灰，以保持它们打开。
图2是根据一个实施例的计算机设备200的框图。
计算机设备200包括至少一个处理器202和至少一个包含计算机程序代码205的存储器204。计算机设备200还可以包括输入/输出模块206和/或通信接口208。
尽管图2中的计算机设备200被示出为仅包括一个处理器202，但计算机设备200可以包括多个处理器。在一个实施例中，命令205(例如，操作系统和/或不同的应用程序)可以被保存在存储器204中。此外，处理器202可以执行保存的命令。在一个实施例中，处理器202可以实现为多核处理器、单核处理器或者一个或多个多核处理器与一个或多个多核处理器的组合。处理器202可以例如被实现为一个或多个不同的处理设备，诸如协处理器、微处理器、控制器、DSP(数字信号处理器)、带有或不带有DSP的处理电路或者包括ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、微控制器单元、硬件加速器等的各种其它处理设备。在一个实施例中，处理器202可以被布置用以执行硬编码功能。在一个实施例中，处理器202已经被实现为软件命令的执行器，其中，处理器202可以配置有命令，以在运行命令时运行本说明书中描述的算法和/或操作。
存储器204可以实现为一个或多个易失性存储设备、一个或多个非易失性存储设备和/或一个或多个易失性存储设备或者一个或多个非易失性存储设备的组合。存储器204可以被实现为例如半导体存储器，诸如PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器)等。
输入/输出模块206已被布置用以协助输入和/或输出的组织。输入/输出模块206已被布置用以与处理器202和存储器204通信。输入/输出模块206的示例包括、但不限于输入接口和/或输出接口。输入接口的示例包括、但不限于键盘、触摸屏、麦克风等。输出接口的示例包括、但不限于扬声器、显示器，诸如LED显示器、TFT显示器、液晶显示器或AMOLED显示器等。
通信接口208可以使计算机设备200能够与其它设备通信。在一个实施例中，计算机设备200的不同部件(诸如处理器202、存储器204、输入/输出模块206和通信接口208)已被布置为通过集中电路210彼此通信。集中电路210可以包括例如压制电路板，诸如主板或等同物。
本文描述和解释的计算机设备200仅是可以受益于本发明的实施例的设备的示例，且不旨在限制本发明的保护范围。注意，计算机设备200可以包括与图2中所示的部件数量不同的部件。计算机设备200可以被划分为通过合适的通信链路进行通信的多个物理单元。
所述至少一个存储器204和计算机程序代码205已布置成利用至少一个处理器202以使计算机设备200读取包含数字图像帧的至少一个静止成像视频序列，每个数字图像帧包括表示离开余热锅炉110的熔体流的至少一部分的至少一个被检查区域。在本文中，术语“静止成像视频序列”是指用于成像视频的摄像机在成像期间是静止的，使得在视频序列中捕获的唯一运动是成像的目标的运动。视频序列可以是基本实时的。
被检查区域可以包括例如流入熔体喷口117的熔体流上方的区域，并且另一被检查区域可以包括例如熔体喷口117之后的熔体流上方的区域。在一个示例中，摄像机被定位成覆盖这两个被检查区域。在这种情况下，由熔体喷口117上方的相机拍摄的图像可以显示流入熔体喷口117的熔体流的宽度和/或熔体喷口117之后的熔体流的宽度。在另一示例中，使用两个摄像机，一个用于对流入熔体喷口117的熔体流处的区域成像，并且另一个用于对熔体喷口117之后的熔体流处的区域成像。
图5示意性地示出了根据本发明的视频序列的数字图像帧500。图像帧500覆盖熔体喷口501(对应于例如熔体喷口117、410、420和/或601)、流入熔体喷口501的熔体流502和流出熔体喷口501的熔体流503。点划线504代表熔体流的中心线。图5的示例示出了被检查区域505，其覆盖流入熔体喷口501的熔体流502上方的区域。此外，图5的示例示出了被检查区域506，其覆盖流出熔体喷口501的熔体流503上方的区域。
所述至少一个存储器204和计算机程序代码205还布置成利用至少一个处理器202以使计算机设备200在所述至少一个被检查区域中识别基于颜色和/或强度信息可区分的至少一个区域。
所述至少一个存储器204和计算机程序代码205还布置成利用至少一个处理器202以使计算机设备200基于识别出来的所述至少一个可区分区域确定熔体流的至少一个监测到的流动特性。在一个示例中，该流动特性是一个定量变量。在一个示例中，该流动特性是指示熔体流动量、大小(诸如宽度或液滴大小)和/或其中的变化的特性。在一个示例中，可以保存所确定的监测到的流动特性以供以后使用，并且可以可选地加时间戳。
在本发明的一个实施例中，第一被检查区域代表流入具有已知截面尺寸的熔体喷口117的熔体流，第一可区分的区域包括熔体流的表面的边缘，并且监测到的流动特性包括以下中的至少一项：熔体流宽度，或相对于熔体喷口117底部的熔体流高度，所述熔体流宽度和/或熔体流高度基于识别出来的熔体流的表面的边缘来确定。熔体流宽度和/或熔体流高度可以基于例如第一被检查区域的像素编号尺寸来确定。在该实施例中，监测到的流动特性还可以包括熔体流的截面表面积，其基于熔体喷口117的截面尺寸和所确定的熔体流的宽度和/或高度来确定。
在一个实施例中，第二可区分的区域包括在熔体流的流动方向上移动的区域，并且监测到的流动特性还包括熔体流的流速，其基于视频序列的两个或更多个图像帧之间的第二可区分的区域的位置变化来确定。在熔体流的流动方向上移动的所述区域可以包括例如在熔体流的成分和/或温度方面可区分的区域。由于熔体流的成分而可区分的区域的一个示例是杂质颗粒，其可以与红色调的熔体流区分开，例如比其周围更暗或为黑色的区域。由于熔体流的温度而可区分的区域的一个示例是比熔体流的正常部分更热的区域，这可以与红色调的熔体流区分开，例如比其周围更亮的区域。由于熔体流的形状而可区分的区域的一个示例是例如作为轮廓而突出的波浪或上升部。
在一个实施例中，监测到的流动特性还包括熔体流的体积流量，其基于所确定的熔体流的截面表面积和流速来确定。在该实施例中，监测到的流动特性还可以包括基于熔体流密度和所确定的体积流量确定的熔体流的质量流量。
在一个示例中，熔体喷口中的体积流量或流量可以如下计算：
q＝v x A，
其中，q是以单位时间的体积(例如，升每秒)为单位的流动熔体的量，v是流动的熔体的速度(米每秒)，并且A是流动的熔体的截面表面积(例如，平方米)。
在一个示例中，质量流量可以如下计算：
Figure BDA0003435392600000121
其中，
Figure BDA0003435392600000122
是质量流量，ρ是熔体密度，并且q是以单位时间的体积(例如，升每秒)为单位的流动熔体的量。
在一个实施例中，第二被检查区域代表流出熔体喷口117的熔体流，例如，蒸汽射流被引导到该熔体流，以将熔体流粉碎成液滴，第三可区分的区域包括至少一些所述液滴，并且监测到的流动特性还包括影响所述至少一些液滴的液滴分布的液滴分布特性，诸如液滴大小(例如，最小和/或最大大小)和/或液滴分布(例如，中值和/或平均值)。例如，液滴分布特性可以用于调整和优化蒸汽吹扫，从而节省蒸汽。例如，液滴大小监测可以用于检查是否留有未破碎的超大熔体块。比平均值大一个或几个数量级的液滴大小也可能预示或指示熔体大量流入。
在一个实施例中，所述至少一个存储器204和计算机程序代码205还可以布置成利用至少一个处理器202以使计算机设备200读取在不同的熔体流观测点中成像的至少两个静止成像的视频序列，从而获取不同观测点的监测到的流动特性的值；并且比较由此获得的监测到的流动特性的值。
在一个实施例中，所确定的熔体流的所述至少一个监测到的流动特性用于控制余热锅炉110。控制措施可以包括，例如：向清洁熔体喷口的自动设备发出清洁熔体喷口的命令、进行调整以防止变化以便例如防止熔体大量流入和/或进行调整以调整燃料喷射和/或空气喷射，和/或基于从不同熔体喷口流动的流量差异来调整余热锅炉的燃烧室中的局部条件以实现横向平衡的燃烧事件。
在一个实施例中，在破坏性事件之前和之后(例如，30秒)保存成像的视频序列。在这种情况下，操作员可以稍后查看(如果需要，以慢动作的方式)所述视频序列，例如出于分析目的。
当熔体喷口117的截面已知时，在成像中观察到的熔体流宽度可以用于估算熔体流的截面表面积。可以假定熔体流的截面表面积与单位时间的熔体流的体积成正比，特别是在熔体流温度保持恒定的情况下。当基于以特定时间间隔拍摄可溶解项目的图像之间的位置差异而获得随着熔体喷口117中的流动而移动的所述可溶解项目(诸如颗粒或其它颜色和/或强度区域)的速度信息时，可以获得关于熔体流的流量的甚至更精确的信息。在这种情况下，可以获得绝对流量信息而不是基于相对信息(基于宽度信息)的信息或通过校准完成的评估。
对熔体喷口117之后的流宽度的观察给出熔体流的相对量和变化的指示，但它未给出绝对流量信息。利用该观察点，在稳定流动的情况下，可以得到关于从熔体喷口117的熔体流中观察的熔体流宽度信息是否可靠的参考信息，因为这些宽度信息具有很强的相关性。当这些宽度的比率偏离正常时，我们可以例如得出熔体喷口117显然需要清洁的结论。为此，在此可以基于这样的指示向清洁熔体喷口117的自动化设备给出清洁熔体喷口117的命令。
从任一观察点都可以观察到熔体流的大(例如，超过30％)瞬时偏差。也可以使用其它阈值，并且可能有上述中的几个，例如，与指定为正常的流量相比，25％、50％、100％和/或200％等的变化(下降和/或超过)可以单独报告并用作调整措施的基础，以防止这种变化例如防止熔体大量流入，和/或调整燃料喷射和/或空气喷射。流量在默认情况下可确定为正常，例如与燃料喷射量成比例，或从最大容量运行情况下的流量确定。通常，余热锅炉110以标准功率持续使用，并且功率基本不变，例如根据电力需求，因为设备的主要目的是维持化学品回收循环。
从不同的熔体喷口117流出的流量之间的差异可以被表达出来，并且基于这些表达，余热锅炉110的燃烧室中的条件可以被调整，以实现平衡燃烧事件。流速的差异和/或熔体颜色的变化可以表明，例如，燃烧室和/或余热锅炉110的底部111处的熔体之间的局部温度差异。燃烧条件也会影响寻求最大化的达到的盐回收或还原的百分比。局部较弱的还原百分比可能表明喷口特定的流量的差异。
喷口中的熔体流宽度可以被观察为，例如，非常窄的线状被检查区域或覆盖大面积的被检查区域。如果被检查区域很大(例如，代表在喷口方向上的长度为100mm或200mm)，则可以从单个图像中滤除熔体的边缘上的局部和瞬时偏差，例如通过确定平均中心线并将其用作宽度信息。如果该边缘线明显偏离纵向直线，则也可以认为是流动特性偏差，并且可以为其创建偏差指示。还可以从图像中计算出熔体处的像素数，这可以用于计算被检查区域中的熔体的表面积。当被检测区域的表面积和长度已知时，它们可以用于计算熔体流的平均宽度。被检查区域可能是不匀称的，在这种情况下，只检查对称熔体喷口的另一侧的区域，并且另一侧被假定为对称的。在这种情况下，可以将熔体的边缘与喷口的中心线之间的宽度乘以2，以获得宽度信息。
熔体流的边缘可以例如基于颜色或强度的阈值以像素特定的方式指示，因为熔融盐发出非常可区分的亮红色。熔体的颜色和强度也取决于其温度。熔体喷口117也可以用例如来自与摄像机不同方向的激光以线状方式点亮，这将喷口和熔体的形状轮廓突出显示为光线的角度形式。
在一个示例中，从图像中作为像素数量获得从视频序列的图像帧测量得到的测量数据，因此相机与目标之间的距离影响测量到的值。可以校准这些数量的像素，以与物理测量长度对应，例如在调试期间。使用例如在熔体喷口117的中心线上方或其延伸部上方的相机可靠地获得来自V形熔体喷口117的测量信息。如果熔体喷口117例如为U形，则相机优选地是位于中心线的一侧，这允许更精确地观察熔体喷口117中的熔体流的高度的变化。在这种情况下，假设熔体高度是对称的，则只能在中心线的一侧监测熔体流的边缘。从该侧成像的图像可以给出例如在熔体喷口117之后的熔体流的竖直宽度信息。也可以为此使用第二相机，例如与V形熔体喷口117结合使用。两个或更多个相机可以用于在不同的测量点处(诸如在熔体喷口117处和在熔体喷口117之后的流处)熔体喷口117的不同纵向、竖直和横向定位和对准的情况下。在不同目标处使用不同的相机还有助于更好地屏蔽对相机的污染，因为屏蔽可以用于将成像限制在仅仅被检查区域。
可以将熔体喷口117之后的被检查区域中必须有可观察流设定为流量测量的条件。如果没有流离开熔体喷口117，则该情况可以被解释为堵塞，或者燃烧事件暂时未产生熔体，例如在启动或停止期间。如果由余热锅炉110的运行状况给出的关于适当时间段内的燃料喷射值和其它燃烧参数的指示表明燃烧应当产生熔盐进入熔体喷口117，例如可以向操作员发送警报和/或向锅炉控制系统发送关于观察到的流量不足的故障指示。
接下来，更详细地描述与确定熔体流的流速有关的本发明的一个示例实施例。该示例实施例的一些步骤是可选的。该示例实施例使用ARPS(自适应Rood模式搜索)算法。
从两个接连的视频图像帧或在它们之间以特定时间段获得的两个视频图像帧中选择相同的测量区域或被检查区域。在第一视频图像帧中，测量区域被划分成正方形块，其中，块大小作为n x n像素的参数给出。对于这些块，竖直方向是喷口中的流动方向。
对于每个块，在后一视频图像帧中的同一被检查区域中寻找新位置。使用成本函数(cost fuction)寻找块的新位置，即，通过在图像上水平和竖直移动块(以十字形，这是“Rood”的来源)，将块装配到(fitted into)第二视频图像帧中。在每个点，在块之间针对成本函数计算误差，以作为差异。例如，平均绝对差函数可以用作成本函数。块的新位置基于图像中的其中获得该块的最低可能成本或最佳等价的点来确定。也可以基于超过两个的图像帧进行类似的比较，以提高计算精度。
在下一阶段，通过寻找块与半基点的等价来指定成本函数的值。在半基点的检查中，基于被检查块的假定运动可能与它附近的块平行的假设，步长和方向由先前的块的找到位置确定。误差的计算与前一点相同。
每个块的新找到的位置是由先前成本函数中的最小值产生的水平和竖直位移。位移保存在向量中。一个向量具有水平运动，并且另一向量具有竖直运动。视频图像帧之间的所有块的运动被编译为向量。
最后，从竖直运动方向去除零速度，并计算平均值。不考虑水平运动方向。当视频图像帧之间的时间和以国际单位制或SI系统为单位的像素大小已知时，位移给出了流速，因此速度＝(以像素为单位的平均位移)*视频图像帧之间的像素大小/时间。在该示例中，像素大小以m(米)为单位，并且视频图像帧之间的时间以s(秒)为单位。
在评估中，可以从运动方向过滤没有发现运动的块，并且可以检查运动的分散。如果运动的分散(位移)太低，则没有观察到可靠的位移。然而，如果分散非常大，则运动更加随机，并且无法计算出可靠的速度。例如，在这些情况下，可以发出警告。
在该示例中，流量的测量关注面向下的竖直运动，因此可以在过滤中检查该运动方向。
图7A至图7B描绘了根据本发明获得的熔体流的一些监测到的流动特性。图表710示出了熔体喷口中的熔体流的宽度(以毫米为单位)随着时间(秒)的变化。图表720示出了熔体喷口中的熔体流的体积流量(以升/秒为单位)。图表730示出了熔体喷口中的熔体流的流速(以米/秒为单位)。在图7A至图7B的示例中，平均流速为0.53米/秒，平均体积流量为0.88升/秒，并且平均熔体流宽度为52毫米。从图7A至图7B中可以明显看出，这些监测到的流动特性可能会有很大差异。
图3示出了根据示例实施例的用于确定余热锅炉的一种或多种烟气的相对颗粒组截面的方法300的示例流程图。
操作301涉及使用处理器读取包含数字图像帧的至少一个静止成像视频序列，每个图像帧包括代表离开余热锅炉的所述熔体流的至少一部分的至少一个被检查区域。
操作302涉及使用处理器在所述至少一个被检查区域中识别基于颜色和/或强度信息可区分的至少一个区域。
操作303涉及基于使用处理器识别出来的所述至少一个可区分区域来确定熔体流的至少一个监测到的流动特性。
在可选操作304中，使用处理器读取从熔体流的不同观察点成像的至少两个静止成像视频序列，以获得在所述不同观察点监测到的流动特性的值，并且使用处理器比较由此获得的监测到的流动特性的值。
在可选操作305中，如果需要，处理器用于发出警报(例如，向操作员发出警报)。例如，当操作304的比较结果超过预先指定的某一阈值时，可以发出警报。
方法300可以用图2的设备200来执行。方法300的附加特性是设备200的操作和参数的直接结果，因此在此不再重复。方法300可以使用一个或多个计算机程序来执行。
示例实施例可以包括例如能够运行示例实施例的过程的任何合适的计算机设备和等同物。示例实施例的设备和子系统可以使用任何合适的协议彼此通信，并且它们可以使用一个或多个编程的计算机系统或设备来实现。
一个或多个连接机制(包括因特网连接、任何合适形式(语音、调制解调器等)的电通信、无线通信介质和等同物)可以与示例实施例一起使用。通信网络或连接可以包括例如一个或多个卫星通信网络、无线通信网络、蜂窝通信网络、3G通信网络、4G通信网络、5G通信网络、通用交换电话网络、分组数据网络、互联网、内联网或这些的组合。
应当理解，示例实施例仅是示例，因为正如本领域技术人员所理解的，用于实现示例实施例的特定设备的许多变型是可能的。例如，示例实施例的一个或多个部件的功能可以通过硬件和/或软件来实现。
示例实施例可以保存与本说明书中描述的不同过程相关的信息。该信息可以保存在一个或多个存储器中，诸如硬盘、光盘、磁光盘、RAM存储器等。用于实现本发明的示例性实施例的信息可以保存在一个或多个数据库中。可以使用包括在这里列出的一个或多个存储器或存储介质中的数据结构(例如，数据记录、表格、板、字段、图形、树或列表)来组织数据库。关于示例实施例，所描述的过程可以包括适当的数据结构，以用于将由示例实施例的设备和子系统的进程收集和/或生成的数据保存到一个或多个数据库中。
正如本领域技术人员所理解的，示例实施例可以全部或部分地使用根据本发明的示例实施例的教导来编程的一个或多个通用处理器、微处理器、DSP处理器、微控制器等来实现。正如软件领域的技术人员所理解的，普通程序员可以基于示例实施例的教导容易地产生合适的软件。此外，正如电子领域的技术人员所理解的，示例实施例可以使用专用集成电路或组合适当网络的常规部件电路来实现。因此，示例实施例不限于硬件和/或软件的任何特定组合。
保存在任何计算机可读介质或其组合中，本发明的示例实施例可以包括用于控制示例实施例的部件、运行示例实施例的部件、实现示例实施例的部件与人类用户之间的交互等的软件。这种软件可以包括、但不限于设备驱动器、固件、操作系统、软件开发工具、应用程序软件等。这些计算机可读介质可以包括本发明的实施例的计算机程序产品，以用于全部或部分地(如果处理是分布式的)执行本发明的实施方式中的过程。本发明的示例实施例的计算机代码设备可以包括任何合适的可解释或可执行代码机制，包括、但不限于命令脚本、可解释程序、动态链接库、Java类和小应用程序、完全可执行程序等。此外，为了提高性能、可靠性和成本等，本发明的示例实施例的部分处理可以是分布式的。
如上所述，示例实施例的部件可以包括计算机可读介质或存储器，以存储根据本发明的教导编程的命令以及数据结构、表格、数据记录和/或在本说明书中描述的其它数据。计算机可读介质可以包括参与组织待由处理器执行的命令的任何合适的介质。这种介质可以有多种形式，包括、但不限于非易失性或永久性存储介质、易失性或非永久性存储介质等。非易失性存储介质可以包括光盘或磁盘等。易失性存储介质可以包括动态存储器等。计算机可读介质的一般形式可以包括软盘、硬盘驱动器或可以被计算机读取的任何其它介质。
本发明不限于仅涉及上述示例实施例；在专利权利要求书规定的发明思想的框架内，许多变化是可能的。

Claims (23)

1.一种用于自动监测离开余热锅炉(110)的熔体流的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)包括以下步骤：
利用处理器(202)读取(301)至少一个静止成像视频序列，所述静止成像视频序列包括数字图像帧，每个数字图像帧包括代表离开所述余热锅炉(110)的所述熔体流的至少一部分的至少一个被检查区域；
利用所述处理器(202)在所述至少一个被检查区域中识别(302)基于颜色和/或强度信息可区分的至少一个区域；以及
基于利用所述处理器(202)识别出来的所述可区分的至少一个区域，确定(303)所述熔体流的至少一个监测到的流动特性。
2.根据权利要求1的方法(300)，其中，第一被检查区域代表流入具有已知截面尺寸的熔体喷口(117)的所述熔体流，第一可区分的区域包括所述熔体流的表面的边缘，并且所述监测到的流动特性包括以下中的至少一项：熔体流宽度，或相对于所述熔体喷口(117)的底部的熔体流高度，所述熔体流宽度和/或所述熔体流高度利用所述处理器(202)基于所识别出来的所述熔体流的所述表面的所述边缘来确定。
3.根据权利要求2所述的方法(300)，其中，所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的截面表面积，所述熔体流的截面表面积利用所述处理器(202)基于所述熔体喷口(117)的截面尺寸和所确定的所述熔体流宽度和/或所述熔体流高度来确定。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法(300)，其中，第二可区分的区域包括在所述熔体流的流动方向上移动的区域，并且所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的流速，所述流速利用所述处理器(202)基于所述视频序列的至少两个图像帧之间的所述第二可区分的区域的位置变化来确定。
5.根据权利要求4所述的方法(300)，其中，所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的体积流量，所述体积流量基于利用所述处理器(202)确定的所述熔体流的截面表面积和流速来确定。
6.根据权利要求5所述的方法(300)，其中，所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的质量流量，所述质量流量利用所述处理器(202)基于熔体流密度和所确定的所述体积流量来确定。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法(300)，其中，第二被检查区域代表流出所述熔体喷口(117)的所述熔体流，蒸汽射流被引导至所述熔体流，以将所述熔体流粉碎成液滴，第三可区分的区域包括所述液滴中的至少一些液滴，并且所述监测到的流动特性还包括所述液滴中的所述至少一些液滴的液滴分布特性。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法(300)，其中，利用所述处理器(202)读取(301)从熔体流的不同观察点成像的至少两个静止成像视频序列，以获得在所述不同观察点中的所述监测到的流动特性的值，并且使用所述处理器(202)比较(304)由此获得的所述监测到的流动特性的值。
9.根据权利要求4至8中的一项所述的方法(300)，其中，在所述熔体流的流动方向上移动的所述区域包括由于所述熔体流的形状、成分和/或温度的偏差而能够区分的区域。
10.根据权利要求2至9中的一项所述的方法(300)，其中，所述熔体流宽度和/或所述熔体流高度基于所述第一被检查区域的像素编号尺寸来确定。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的方法(300)，其中，所述熔体流的所确定的所述至少一个监测到的流动特性用于控制所述余热锅炉(110)。
12.一种计算机程序产品，包括至少一个计算机可读存储介质，所述至少一个计算机可读存储介质包含一组命令，所述一组命令由一个或多个处理器(202)运行，使计算机设备(200)执行根据权利要求1至11中的一项所述的方法。
13.一种计算机设备(200)，包括
至少一个处理器(202)；以及
至少一个存储器(204)，所述至少一个存储器(204)包括计算机程序代码(205)，其特征在于，所述至少一个存储器(204)和所述计算机程序代码(205)已被布置成利用至少一个处理器(202)以使所述计算机设备(200)：
读取至少一个静止成像视频序列，所述静止成像视频序列包括数字图像帧，每个数字图像帧包括代表离开所述余热锅炉(110)的熔体流的至少一部分的至少一个被检查区域；
在所述至少一个被检查区域中，识别基于颜色和/或强度信息可区分的至少一个区域；以及
基于所识别出来的所述可区分的至少一个区域，确定所述熔体流的至少一个监测到的流动特性。
14.根据权利要求13所述的计算机设备(200)，其中，第一被检查区域代表流入具有已知截面尺寸的熔体喷口(117)的熔体流，第一可区分的区域包括所述熔体流的表面的边缘，并且所述监测到的流动特性包括以下中的至少一项：熔体流宽度，或相对于所述熔体喷口(117)的底部的熔体流高度，所述熔体流宽度和/或所述熔体流高度基于所识别出来的所述熔体流的所述表面的所述边缘来确定。
15.根据权利要求14所述的计算机设备(200)，其中，所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的截面表面积，所述熔体流的截面表面积基于所述熔体喷口(117)的截面尺寸和所确定的所述熔体流宽度和/或熔体流高度来确定。
16.根据权利要求13至15中的一项所述的计算机设备(200)，其中，第二可区分的区域包括在所述熔体流的流动方向上移动的区域，并且所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的流速，所述流速利用所述处理器(200)基于所述视频序列的至少两个图像帧之间的所述第二可区分的区域的位置变化来确定。
17.根据权利要求16所述的计算机设备(200)，其中，所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的体积流量，所述体积流量基于所确定的所述熔体流的截面表面积和流速来确定。
18.根据权利要求17所述的计算机设备(200)，其中，所述监测到的流动特性还包括所述熔体流的质量流量，所述质量流量基于熔体流密度和所确定的所述体积流量来确定。
19.根据权利要求13至18中的一项所述的计算机设备(200)，其中，第二被检查区域代表流出所述熔体喷口(117)的所述熔体流，蒸汽射流被引导至所述熔体流，以将所述熔体流粉碎成液滴，第三可区分的区域包括所述液滴中的至少一些液滴，并且所述监测到的流动特性还包括所述液滴中的所述至少一些液滴的液滴分布特性。
20.根据权利要求13至19中的一项所述的计算机设备(200)，其中，至少一个存储器(204)和计算机程序代码(205)还被布置成利用至少一个处理器(202)以使所述计算机设备(200)：
读取从熔体流的不同观察点成像的至少两个静止成像视频序列，以获得在所述不同观察点中的所述监测到的流动特性的值，并且
比较由此获得的所述监测到的流动特性的值。
21.根据权利要求16至20中的一项所述的计算机设备(200)，其中，在所述熔体流的流动方向上移动的所述区域包括由于所述熔体流的形状、成分和/或温度的偏差而能够区分的区域。
22.根据权利要求14至21中的一项所述的计算机设备(200)，其中，所述熔体流宽度和/或所述熔体流高度基于所述第一被检查区域的像素编号尺寸来确定。
23.根据权利要求13至22中的一项所述的计算机设备(200)，其中，所述熔体流的所述至少一个监测到的流动特性用于控制所述余热锅炉(110)。
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