CN116576447A - 一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，涉及生物质锅炉管理技术领域；而本发明系统包括锅炉供给信息获取模块、锅炉燃烧信息采集模块、锅炉燃烧效率分析模块、锅炉传热信息采集模块、锅炉传热效率分析模块、锅炉状态分析模块、预警终端和云数据库，通过对目标生物质锅炉的燃烧效率和传热效率进行分析，进而对目标生物质锅炉的状态进行分析和预警，解决了当前技术存在的不足，实现了生物质锅炉的智能化管理，不仅保障生物质锅炉热能供应的效果，还大大的保障了生物质锅炉的清洁养护的及时性，同时也有效的降低了后续工作人员的工作负担，保障了生物质锅炉热能供给的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及生物质锅炉管理技术领域，具体为一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统。
背景技术
随着绿色低碳和环保观念的不断深入，生物质作为燃料的锅炉也越来越受欢迎，生物质锅炉是利用生物质燃烧释放热能，进而把热能传递给锅筒中的水，生物质是一种洁净能源，在燃烧时对环境无污染，但生物质中包含很多碱性物质，在高温燃烧时生物质颗粒可以附着锅炉中，也会在锅炉中形成炉渣，从而影响锅炉的燃烧效率和传热效率，因此需要对生物质锅炉的燃烧效率和传热效率进行分析，进而对生物质锅炉进行清洁和养护管理。
当前技术对生物质锅炉的清洁和养护管理主要通过人工进行定期检查、清洁和养护，很显然这种管理方式至少具有以下方面问题：1、生物质锅炉的燃烧效率和传热效率决定了生物质锅炉的状态，当前技术仅通过人工进行定期检查，并没有根据生物质锅炉的燃烧效率和传热效率，分析生物质锅炉的状态，进而对生物质锅炉的状态进行预警，无法保障生物质锅炉热能供给的稳定性，也无法保障生物质锅炉的清洁养护的及时性，同时也增加了后续工作人员的工作负担。
2、生物质锅炉中生物质含水量、送料速度和送风量影响着燃烧室中的生物质的燃烧情况，当前技术中并没有根据生物质含水量、送料速度和送风量对燃烧室中的燃烧效率进行分析，进而无法消除生物质供给对燃烧的影响，同时也无法掌握生物质锅炉对生物质燃烧效率的影响，从而无法保障生物质锅炉中燃烧效率分析的准确性，在另一方面，生物质燃烧后产生烟灰速度和烟气的颜色反映了生物质的燃烧情况，当前技术中通过生物质的燃烧温度分析生物质的燃烧情况，具有一定的片面性和局限性，进而无法保障生物质锅炉热能供应的效果，也无法提高生物质燃料的利用率。
3、生物质锅炉的烟气的温度侧面反应了生物质锅炉的传热能力，当前技术中通过锅筒的水温的变化分析生物质锅炉的传热效率，无法保障传热效率分析结果的精准性，也无法为后续生物质锅炉的状态分析提供可靠的数据，进而无法为后续安排生物质锅炉清洁和养护时间提供参考，从而无法保障生物质锅炉热能供应的平稳性。
发明内容
为了解决上述问题；本发明的目的在于提供一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，包括：锅炉供给信息获取模块，用于获取目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息。
锅炉燃烧信息采集模块，用于采集目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息。
锅炉燃烧效率分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数，进而基于目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息和燃烧影响系数，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数。
锅炉传热信息采集模块，用于采集目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息。
锅炉传热效率分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息，分析目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数。
锅炉状态分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数和传热效率评估系数，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数，并判断目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态。
预警终端，用于当目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于异常状态时，进行预警提示。
云数据库，用于存储各参考燃烧温度和各生物质参考消耗速度对应的燃烧影响系数区间，存储目标生物质锅炉中生物质完全燃烧对应的烟气参考亮度、色调和饱和度，存储生物质完全燃烧后烟灰对应的密度，存储目标生物质锅炉的锅筒中各燃烧温度对应的标准释放热能，存储水比热容、水密度和目标生物质锅炉参考传热效率。
优选地，所述供给信息包括生物质含水量、送料速度和送风量。
所述燃烧信息包括各采集时间点对应的燃烧温度、烟灰体积、烟灰重量和烟囱图像。
优选地，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数，具体分析过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量、送料速度和送风量代入计算公式中，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数δ，其中q、v、w分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量、送料速度、送风量，q′、v′、w′分别为设定的生物质锅炉燃烧对应的参考生物质含水量、参考送料速度、参考送风量，ε1、ε2、ε3分别为设定的生物质含水量、送料速度、送风量对应的权重因子。
优选地，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数，具体分析过程如下：根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数，记为α1。
根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰体积和烟灰重量，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数，记为α2。
将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数与云数据库中存储的各参考燃烧温度对应的燃烧影响系数区间进行对比，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的参考燃烧温度，记为T′。
通过计算公式得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数α，其中Tt表示目标生物质锅炉在指定时间段中第t个采集时间点对应的燃烧温度，ΔT为设定的生物质锅炉许可燃烧温度差，γ1、γ2、γ3分别为设定的烟气排放符合系数、烟灰评估系数、燃烧温度对应的权重因子，t表示采集时间点编号，t＝1,2......p，e表示自然常数。
优选地，所述分析得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数，具体分析过程如下：从目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像中获取各采集时间点对应预设的烟气监测区域，进而在预设烟气监测区域中布设各监测点，由从在目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像提取各采集时间点对应预设烟气监测区域中各监测点的亮度、色调和饱和度，分别记为LDit、SDit和BHit，其中i表示监测点对应的编号，i＝1,2......n。
从云数据库中获取目标生物质锅炉中生物质完全燃烧对应的烟气参考亮度、色调和饱和度，分别记为LD′、SD′和BH′。
根据分析公式,
得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数α1，其中分别为设定的亮度、色调、饱和度对应的权重因子，λ为设定的烟气排放符合系数对应的权重因子。
优选地，所述分析得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数，具体分析过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数与云数据库中存储的各生物质参考消耗速度对应的燃烧影响系数区间进行对比，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的生物质参考消耗速度，记为v0。
通过计算公式得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数α2，其中Mt、Vt分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点对应的烟灰重量、烟灰体积，ρ0为云数据库中存储的生物质完全燃烧后烟灰对应的密度，ΔM为设定的许可烟灰重量差，Vt+1表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t+1个采集时间点对应的烟灰体积，Jt+1-Jt表示第t+1个采集时间点与第t个采集时间点之间的时长，μ1、μ2分别为设定的烟灰重量、烟灰体积增长速度对应的权重因子。
优选地，所述传热信息包括锅筒中水的体积、各采集时间点对应锅筒中水温和各采集时间点对应烟囱中烟气温度。
优选地，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数，具体分析过程如下：从云数据库中提取目标生物质锅炉的锅筒中各燃烧温度对应的标准释放热能，进而根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的燃烧温度，得到目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的标准释放热能，记为Q′。
根据计算公式
中，得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数β，其中，c、ρ水、η分别为云数据库中存储的水比热容、水密度、目标生物质锅炉参考传热效率，V水表示目标生物质锅炉在指定时间段内锅筒中水的体积，sTt、sTt-1分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点、第t-1个采集时间段对应锅筒中水温，yTt表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点对应烟囱中烟气温度，yT为设定的许可烟囱中烟气温度，σ1、σ2分别为设定的传热效率、烟囱中烟气温度对应的权重因子，e表示自然常数。
优选地，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数，具体分析过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数α和传热效率评估系数β代入计算公式中，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数/>其中τ1、τ2分别为设定的燃烧效率评估系数、传热效率评估系数对应的权重因子，e表示自然常数。
优选地，所述判断目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态，具体判断过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数与设定的状态评估系数阈值进行对比，若目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数大于或者等于状态评估系数阈值，则判定目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于正常状态，反之则判定目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于异常状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明提供了一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，通过对目标生物质锅炉的燃烧效率和传热效率进行分析，进而对目标生物质锅炉的状态进行分析和预警，解决了当前技术存在的不足，实现了生物质锅炉的智能化管理，不仅保障生物质锅炉热能供应的效果，还大大的保障了生物质锅炉的清洁养护的及时性，同时也有效的降低了后续工作人员的工作负担，保障了生物质锅炉热能供给的稳定性。
2、本发明在锅炉燃烧效率分析模块中通过根据目标生物质锅炉的供给信息和燃烧信息，对目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数进行分析，实现了生物质锅炉燃烧效率的多维度分析，准确的掌握了生物质锅炉对生物质燃烧效率的影响，保障了生物质锅炉中燃烧效率分析的精准性，同时也提高了生物质燃料的利用率。
3、本发明在锅炉传热效率分析模块中通过根据目标生物质锅炉中锅筒中水温变化和烟气温度，对目标生物质锅炉的传热效率进行分析，保障了传热效率分析结果的精准性，也为后续生物质锅炉的状态分析提供了可靠的数据，进而为后续安排生物质锅炉清洁和养护时间提供参考，从而大大的保障了生物质锅炉热能供应的平稳性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统模块结构连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，包括锅炉供给信息获取模块、锅炉燃烧信息采集模块、锅炉燃烧效率分析模块、锅炉传热信息采集模块、锅炉传热效率分析模块、锅炉状态分析模块、预警终端和云数据库。
所述锅炉燃烧效率分析模块分别与锅炉供给信息获取模块、锅炉燃烧信息采集模块、锅炉状态分析模块和云数据库连接，所述锅炉传热效率分析模块分别与锅炉传热信息采集模块、锅炉状态分析模块和云数据库连接，所述锅炉状态分析模块还与预警终端连接。
锅炉供给信息获取模块，用于获取目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息。
上述中，供给信息包括生物质含水量、送料速度和送风量。
在一个具体的实施例中，获取目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息，具体获取过程如下：从燃料管理中心获取目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量；将速度传感器安装在目标生物质锅炉的生物质传送带的下方，进而检测目标生物质锅炉在指定时间段内生物质传送带的实时速度，进而通过均值计算，得到目标生物质锅炉在指定时间段生物质传送带的平均速度，并作为目标生物质锅炉在指定时间段对应的送料速度；从目标生物质锅炉的送风机控制后台获取目标生物质锅炉送风机在指定时间段的送风量，并作为目标生物质锅炉在指定时间段对应的送风量。
锅炉燃烧信息采集模块，用于采集目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息。
上述中，燃烧信息包括各采集时间点对应的燃烧温度、烟灰体积、烟灰重量和烟囱图像。
在一个具体的实施例中，采集目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息，具体采集过程如下：将目标生物质锅炉的指定时间段按照预设时长设置各采集时间点，进而通过红外测温仪对目标生物质锅炉内燃烧室在指定时间段内各采集时间点对应的燃烧温度进行采集，并作为目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧温度；将摄像头安装在目标生物质锅炉中灰斗的上方，进而通过摄像头采集目标生物质锅炉中灰斗在指定时间段内各采集时间点对应的图像，并从中获取目标生物质锅炉中灰斗在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰体积，由此作为目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰体积；将重量传感器安装在目标生物质锅炉中灰斗的下方，进而通过重量传感器对目标生物质锅炉中灰斗在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰重量进行采集，并作为目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰重量；将摄像头安装在目标生物质锅炉烟囱的前方，进而通过摄像头采集目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像。
锅炉燃烧效率分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数，进而基于目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息和燃烧影响系数，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数。
在一个具体的实施例中，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数，具体分析过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量、送料速度和送风量代入计算公式中，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数δ，其中q、v、w分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量、送料速度、送风量，q′、v′、w′分别为设定的生物质锅炉燃烧对应的参考生物质含水量、参考送料速度、参考送风量，ε1、ε2、ε3分别为设定的生物质含水量、送料速度、送风量对应的权重因子。
在另一个具体的实施例中，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数，具体分析过程如下：根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数，记为α1。
根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰体积和烟灰重量，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数，记为α2。
将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数与云数据库中存储的各参考燃烧温度对应的燃烧影响系数区间进行对比，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的参考燃烧温度，记为T′。
通过计算公式得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数α，其中Tt表示目标生物质锅炉在指定时间段中第t个采集时间点对应的燃烧温度，ΔT为设定的生物质锅炉许可燃烧温度差，γ1、γ2、γ3分别为设定的烟气排放符合系数、烟灰评估系数、燃烧温度对应的权重因子，t表示采集时间点编号，t＝1,2......p，e表示自然常数。
在又一个具体的实施例中，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数，具体分析过程如下：从目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像中获取各采集时间点对应预设的烟气监测区域，进而在预设烟气监测区域中布设各监测点，由从在目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像提取各采集时间点对应预设烟气监测区域中各监测点的亮度、色调和饱和度，分别记为LDit、SDit和BHit，其中i表示监测点对应的编号，i＝1,2......n。
从云数据库中获取目标生物质锅炉中生物质完全燃烧对应的烟气参考亮度、色调和饱和度，分别记为LD′、SD′和BH′。
根据分析公式,
得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数α1，其中分别为设定的亮度、色调、饱和度对应的权重因子，λ为设定的烟气排放符合系数对应的权重因子。
在再一个具体的实施例中，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数，具体分析过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数与云数据库中存储的各生物质参考消耗速度对应的燃烧影响系数区间进行对比，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的生物质参考消耗速度，记为v0。
通过计算公式得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数α2，其中Mt、Vt分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点对应的烟灰重量、烟灰体积，ρ0为云数据库中存储的生物质完全燃烧后烟灰对应的密度，ΔM为设定的许可烟灰重量差，Vt+1表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t+1个采集时间点对应的烟灰体积，Jt+1-Jt表示第t+1个采集时间点与第t个采集时间点之间的时长，μ1、μ2分别为设定的烟灰重量、烟灰体积增长速度对应的权重因子。
本发明在锅炉燃烧效率分析模块中通过根据目标生物质锅炉的供给信息和燃烧信息，对目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数进行分析，实现了生物质锅炉燃烧效率的多维度分析，准确的掌握了生物质锅炉对生物质燃烧效率的影响，保障了生物质锅炉中燃烧效率分析的精准性，同时也提高了生物质燃料的利用率。
锅炉传热信息采集模块，用于采集目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息。
上述中，传热信息包括锅筒中水的体积、各采集时间点对应锅筒中水温和各采集时间点对应烟囱中烟气温度。
在一个具体的实施例中，采集目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息，具体采集过程如下：从锅炉管理中心获取目标生物质锅炉中锅筒的容积，并将其作为目标生物质锅炉在指定时间段内对应锅筒中水的体积；通过红外测温仪对目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应锅筒中水温进行采集；将温度传感器安装在目标生物质锅炉的烟囱顶部，进而通过温度传感器对目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱中烟气温度进行采集。
锅炉传热效率分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息，分析目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数；
在一个具体的实施例中，分析目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数，具体分析过程如下：从云数据库中提取目标生物质锅炉的锅筒中各燃烧温度对应的标准释放热能，进而根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的燃烧温度，得到目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的标准释放热能，记为Q′。
根据计算公式
中，得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数β，其中，c、ρ水、η分别为云数据库中存储的水比热容、水密度、目标生物质锅炉参考传热效率，V水表示目标生物质锅炉在指定时间段内锅筒中水的体积，sTt、sTt-1分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点、第t-1个采集时间段对应锅筒中水温，yTt表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点对应烟囱中烟气温度，yT为设定的许可烟囱中烟气温度，σ1、σ2分别为设定的传热效率、烟囱中烟气温度对应的权重因子，e表示自然常数。
本发明在锅炉传热效率分析模块中通过根据目标生物质锅炉中锅筒中水温变化和烟气温度，对目标生物质锅炉的传热效率进行分析，保障了传热效率分析结果的精准性，也为后续生物质锅炉的状态分析提供了可靠的数据，进而为后续安排生物质锅炉清洁和养护时间提供参考，从而大大的保障了生物质锅炉热能供应的平稳性
锅炉状态分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数和传热效率评估系数，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数，并判断目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态。
在一个具体的实施例中，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数，具体分析过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数α和传热效率评估系数β代入计算公式中，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数/>其中τ1、τ2分别为设定的燃烧效率评估系数、传热效率评估系数对应的权重因子，e表示自然常数。
在另一个具体的实施例中，判断目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态，具体判断过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数与设定的状态评估系数阈值进行对比，若目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数大于或者等于状态评估系数阈值，则判定目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于正常状态，反之则判定目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于异常状态。
预警终端，用于当目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于异常状态时，进行预警提示。
本发明提供了一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，通过对目标生物质锅炉的燃烧效率和传热效率进行分析，进而对目标生物质锅炉的状态进行分析和预警，解决了当前技术存在的不足，实现了生物质锅炉的智能化管理，不仅保障生物质锅炉热能供应的效果，还大大的保障了生物质锅炉的清洁养护的及时性，同时也有效的降低了后续工作人员的工作负担，保障了生物质锅炉热能供给的稳定性。
云数据库，用于存储各参考燃烧温度和各生物质参考消耗速度对应的燃烧影响系数区间，存储目标生物质锅炉中生物质完全燃烧对应的烟气参考亮度、色调和饱和度，存储生物质完全燃烧后烟灰对应的密度，存储目标生物质锅炉的锅筒中各燃烧温度对应的标准释放热能，存储水比热容、水密度和目标生物质锅炉参考传热效率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，包括：
锅炉供给信息获取模块，用于获取目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息；
锅炉燃烧信息采集模块，用于采集目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息；
锅炉燃烧效率分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段内对应的供给信息，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数，进而基于目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧信息和燃烧影响系数，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数；
锅炉传热信息采集模块，用于采集目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息；
锅炉传热效率分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热信息，分析目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数；
锅炉状态分析模块，用于根据目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数和传热效率评估系数，分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数，并判断目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态；
预警终端，用于当目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于异常状态时，进行预警提示；
云数据库，用于存储各参考燃烧温度和各生物质参考消耗速度对应的燃烧影响系数区间，存储目标生物质锅炉中生物质完全燃烧对应的烟气参考亮度、色调和饱和度，存储生物质完全燃烧后烟灰对应的密度，存储目标生物质锅炉的锅筒中各燃烧温度对应的标准释放热能，存储水比热容、水密度和目标生物质锅炉参考传热效率。
2.如权利要求1所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述供给信息包括生物质含水量、送料速度和送风量；
所述燃烧信息包括各采集时间点对应的燃烧温度、烟灰体积、烟灰重量和烟囱图像。
3.如权利要求2所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数，具体分析过程如下：
将目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量、送料速度和送风量代入计算公式中，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数δ，其中q、v、w分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内对应的生物质含水量、送料速度、送风量，q′、v′、w′分别为设定的生物质锅炉燃烧对应的参考生物质含水量、参考送料速度、参考送风量，ε1、ε2、ε3分别为设定的生物质含水量、送料速度、送风量对应的权重因子。
4.如权利要求3所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数，具体分析过程如下：
根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数，记为α1；
根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟灰体积和烟灰重量，分析得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数，记为α2；
将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数与云数据库中存储的各参考燃烧温度对应的燃烧影响系数区间进行对比，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的参考燃烧温度，记为T′；
通过计算公式得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数α，其中Tt表示目标生物质锅炉在指定时间段中第t个采集时间点对应的燃烧温度，ΔT为设定的生物质锅炉许可燃烧温度差，γ1、γ2、γ3分别为设定的烟气排放符合系数、烟灰评估系数、燃烧温度对应的权重因子，t表示采集时间点编号，t＝1,2......p，e表示自然常数。
5.如权利要求4所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述分析得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数，具体分析过程如下：
从目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像中获取各采集时间点对应预设的烟气监测区域，进而在预设烟气监测区域中布设各监测点，由从在目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的烟囱图像提取各采集时间点对应预设烟气监测区域中各监测点的亮度、色调和饱和度，分别记为LDit、SDit和BHit，其中i表示监测点对应的编号，i＝1,2......n；
从云数据库中获取目标生物质锅炉中生物质完全燃烧对应的烟气参考亮度、色调和饱和度，分别记为LD′、SD′和BH′；
根据分析公式
，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的烟气排放符合系数α1，其中分别为设定的亮度、色调、饱和度对应的权重因子，λ为设定的烟气排放符合系数对应的权重因子。
6.如权利要求4所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述分析得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数，具体分析过程如下：
将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧影响系数与云数据库中存储的各生物质参考消耗速度对应的燃烧影响系数区间进行对比，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的生物质参考消耗速度，记为v0；
通过计算公式得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的烟灰评估系数α2，其中Mt、Vt分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点对应的烟灰重量、烟灰体积，ρ0为云数据库中存储的生物质完全燃烧后烟灰对应的密度，ΔM为设定的许可烟灰重量差，Vt+1表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t+1个采集时间点对应的烟灰体积，Jt+1-Jt表示第t+1个采集时间点与第t个采集时间点之间的时长，μ1、μ2分别为设定的烟灰重量、烟灰体积增长速度对应的权重因子。
7.如权利要求4所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述传热信息包括锅筒中水的体积、各采集时间点对应锅筒中水温和各采集时间点对应烟囱中烟气温度。
8.如权利要求7所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数，具体分析过程如下：
从云数据库中提取目标生物质锅炉的锅筒中各燃烧温度对应的标准释放热能，进而根据目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的燃烧温度，得到目标生物质锅炉在指定时间段内各采集时间点对应的标准释放热能，记为Q′；
根据计算公式
中，得到目标生物质锅炉在指定时间段内对应的传热效率评估系数β，其中，c、ρ水、η分别为云数据库中存储的水比热容、水密度、目标生物质锅炉参考传热效率，V水表示目标生物质锅炉在指定时间段内锅筒中水的体积，sTt、sTt-1分别表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点、第t-1个采集时间段对应锅筒中水温，yTt表示目标生物质锅炉在指定时间段内第t个采集时间点对应烟囱中烟气温度，yT为设定的许可烟囱中烟气温度，σ1、σ2分别为设定的传热效率、烟囱中烟气温度对应的权重因子，e表示自然常数。
9.如权利要求8所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述分析目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数，具体分析过程如下：
将目标生物质锅炉在指定时间段对应的燃烧效率评估系数α和传热效率评估系数β代入计算公式中，得到目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数/>其中τ1、τ2分别为设定的燃烧效率评估系数、传热效率评估系数对应的权重因子，e表示自然常数。
10.如权利要求9所述的一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统，其特征在于，所述判断目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态，具体判断过程如下：将目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数与设定的状态评估系数阈值进行对比，若目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态评估系数大于或者等于状态评估系数阈值，则判定目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于正常状态，反之则判定目标生物质锅炉在指定时间段对应的状态处于异常状态。
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| CN202310603994.5A CN116576447A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统 |
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| CN202310603994.5A CN116576447A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种用于生物质燃料的锅炉热能管理系统 |
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2023
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