基于紅外技術(shù)的油頁巖制油氣反應(yīng)爐溫度監(jiān)控研究.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，國際油價(jià)飆升，世界各國尋找石油的替代資源迫在眉睫。我國油頁巖資源儲量豐富，是石油和天然氣的可替代能源之一。因此，利用油頁巖制取頁巖油再次受到世界各國的廣泛關(guān)注。油頁巖反應(yīng)爐控制效果的優(yōu)劣直接影響頁巖油的產(chǎn)量，而爐內(nèi)溫度的檢測及控制又是油頁巖反應(yīng)爐控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，因此有必要對油頁巖煉油過程中反應(yīng)爐的溫度監(jiān)控進(jìn)行深入的研究。本文基于紅外熱像技術(shù)、模型圖像處理方法、溫度場建模方法，結(jié)合油頁巖反應(yīng)爐的工藝特

2、點(diǎn)，對反應(yīng)爐內(nèi)的料面溫度變化情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，形成一種油頁巖反應(yīng)爐的非接觸式溫度檢測方法。
　　本文對油頁巖干餾工藝進(jìn)行了研究，對目前環(huán)形反應(yīng)爐各種測溫方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，找出了對環(huán)形反應(yīng)爐進(jìn)行溫度檢測所存在的問題和困難。分析和研究了干餾爐內(nèi)溫度的精確控制對油頁巖產(chǎn)油率的影響關(guān)系，主要分析了干餾爐內(nèi)溫度變化對有機(jī)質(zhì)、頁巖油、殘?zhí)康挠绊戧P(guān)系，得到了使頁巖油的質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)的溫度最佳控制點(diǎn);分析了干餾爐溫度對熱解氣體的影響關(guān)系，找到了

3、使熱解氣體的產(chǎn)量、質(zhì)量達(dá)到最大值的溫度最佳控制點(diǎn)，為進(jìn)行反應(yīng)爐不同反應(yīng)階段的溫度最優(yōu)控制提供了理論依據(jù)。
　　針對反應(yīng)爐內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，反映爐熱氣流發(fā)展?fàn)顟B(tài)的料面溫度特征難以提取的問題，本文從工藝機(jī)理的角度分析了料面紅外熱圖像、十字測溫等與料面溫度場之間的關(guān)系，提出了一種反應(yīng)爐料面區(qū)域溫度特征提取方法。并對C-V模型進(jìn)行了改進(jìn)，將背景填充技術(shù)與改進(jìn)C-V模型及AOS半隱式方法相結(jié)合，提出了基于AOS格式的改進(jìn)C-V模型及背景填充耦合

4、的紅外熱圖像溫度場分割算法，解決了紅外熱圖像溫度場的自動分割問題。
　　針對紅外熱圖像各種形狀的溫度場區(qū)域，特別是帶有凹形區(qū)域的溫度場區(qū)域，以及熱像溫度場區(qū)域目標(biāo)和背景顏色相近、邊緣不清晰等造成識別困難問題。本文結(jié)合了基于邊緣的活動輪廓模型和基于區(qū)域的活動輪廓模型，提出了一種基于全局最優(yōu)的活動輪廓模型的紅外熱像多溫度場區(qū)域檢測方法，實(shí)現(xiàn)了對紅外熱像溫度場區(qū)域的有效檢測及料面中心區(qū)域溫度特征提取。
　　從工藝機(jī)理的角度分析了反

5、應(yīng)爐紅外圖像、十字測溫等多源信息與料面溫度場之間的關(guān)系，研究了基于紅外熱圖像的料面溫度場等溫線等特征提取技術(shù)。針對利用單一檢測信息難以建立準(zhǔn)確的反應(yīng)爐料面溫度場模型的問題，提出了基于信息融合的反應(yīng)爐料面溫度場建模方法，該方法充分利用反應(yīng)爐十字測溫檢測信息，以基于兩點(diǎn)法的溫度動態(tài)定標(biāo)方法對溫度場進(jìn)行定標(biāo)。仿真結(jié)果表明，該方法具有較好的泛化能力和準(zhǔn)確度，驗(yàn)證了該方法的可行性和優(yōu)良性。
　　利用提出的建模方法，建立了基于信息融合的反應(yīng)爐

6、料面溫度場監(jiān)視系統(tǒng)。系統(tǒng)采用可視化界面顯示料面溫度場模型，更直觀地反映料面溫度分布情況，為反應(yīng)爐操作人員提供了爐況的實(shí)時、可靠的參考信息。
　　針對油頁巖反應(yīng)爐可能發(fā)生沖頂事故問題，提出了利用紅外熱成像技術(shù)，結(jié)合熱像不同區(qū)域溫度變化的趨勢及規(guī)律，進(jìn)行了反應(yīng)爐沖頂事故的預(yù)警研究，弄清了反應(yīng)爐發(fā)生沖頂?shù)臋C(jī)理。首先，結(jié)合紅外熱像技術(shù)建立了一個反應(yīng)爐模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過該裝置獲得了發(fā)生沖頂時的紅外熱像。其次，通過對紅外熱圖像的分析及不同區(qū)域