1、循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究 20102010届毕业论文答辩届毕业论文答辩 姓名：0621 论文研究采用的方法 2 论文的研究成果 3 论文研究的内容与目的 1 循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究 总结 4 一、论文研究的内容与目的 1、论文研究的内容 本课题的研究主要在前人的基础上通过自行设计图像处理的软件并且结合传统的测压技术对循环流化床气固两相流作出简单的分析。本文分析的主要内容（1）影响底部区域气泡大小、形状的原因，以及计算气泡的面积比；（2）炉膛中上部区域颗粒团的一些特性。2 论文研究的目的 目的：本文
2、的目的是研究有哪些因素会影响底部区域气泡的大小和形状以及论证颗粒团存在于CFB炉膛中，并且从颗粒团的数量就能知道炉膛流化的质量。同时要论证颗粒团会受到那些因素的影响。研究这些内容希望能给实际生产以指导意义，并且学会图像处理与分析问题的能力。二、论文研究采用的方法 由于本文采用图像处理的方法分析CFB的流动特性，因此就需要一个针对CFB处理图像的软件，国内外虽然有很多优秀的图像处理软件，但分析本文的图像，需要多个软件综合起来使用，而且有关图像计算的软件既不多，也不会操作。于是我在老师的支持和帮助下做了基于MATLAB的图像处理软件。1，自行设计图像处理软件 图 1 运行后界面 通过图 1 我们可
3、以看出该图像处理软件包括两个部分，一个是对图像的基本处理与计算，这些技术包括对图像进行二值化处理、原图和增强后直方图的显示、对原图不同区域着色、图像目标提取及边界提取、计算颗粒团的高度，长度以及面积等内容。另一个是绘制出两张运动图像的矢量图。软件处理图片结果 图 2 CFB原图 图 3 对原灰度图不同像素着色 图 5 簇边界提取 图 4 簇的提取 图 6 图像计算结果（白色的簇）图图 7 目标簇的提取以及面积、周长计算目标簇的提取以及面积、周长计算 通过软件的计算可以知道颗粒团的总数为1628个 较大的颗粒团数目为47个 图 8 较大颗粒团的数目 图图 9 CFB锅炉锅炉PIV原照片及其二值化
4、图片原照片及其二值化图片 图 10 CFB炉膛内固体颗粒运行轨迹 图 11 两张连续图像的矢量图绘制 是 图像读入 灰度图像转换 灰度直方图 阀值化处理获取二值图像 滤波处理 粒子像点识别 粒子像点匹配处理 插值处理得到速度矢量图 是否 匹配 检查错误图片重新读入 阀值化处理去除背景 调整对比度增强图像 自动获取阀值二值化 图像形态学分析（计算）目标物单个提取分析 提取目标目标物边界 图图 12 图像处理软件设计流程图图像处理软件设计流程图 图 12 说明了该软件的编制流程，该软件编制经过了图像读入（将数字图像转化为矩阵的形式）、灰度图像的转化、去除背景光和噪音（有时一张图片目标背后光线很强，
5、致使目标反而很暗，这样就得除去背景光，通过以后目标物调整突出目标物）、滤波（抽出对象的特征作为图像识别的特征模式;另一个是为适应图像处理的要求，消除图像数字化时所混入的噪声。）、调整对比度（突出目标物）等基本处理过程 2 实验的方法 本课题的研究要想获得图片，必须经过实验，我们的实验是在老师搭建好的实验台上进行的。其依据为包头市第一热电厂470t/h的大型循环流化床锅炉为原型炉。根据相似原理及相关经验，按照1：24的比例建造而成。该模型炉膛为矩形，整体模型高3470mm，横截面最大尺寸300mm280mm,整体模型由炉膛、旋风分离器、立管和回料装置组成，其组建成的实物图如图3所示，实验系统图如
6、图4所示。图13 实验模型 图 14 本实验系统图 三、论文研究结果 图15 底部密相区原流动图像及处理后图像（1）从图像直观分析气泡流动特性 由图15看出炉膛底部密相区气泡集合成蘑菇云状，单个气泡近似圆状或椭圆状。由本实验视频得到：其形状与尺寸是随时间不断变化的，气泡的聚集、长大、爆裂，如此不断的反复循环使得颗粒得以流化。0.000.050.100.150.200.250.30120.0160.0200.0料位高度（mm）气泡面积比（2）分析同一工况同一颗粒度不同料位高度对气泡的影响 05101520253035404520406080100 工况变化（%）气泡面积比（%）（3）同一料位高度
7、同一颗粒度不同工况对气泡的影响 （4）气泡形状随料高与工况的变化 通过实验及处理结果可以看出：在低料位或地工况，气泡成扁平或圆形，而随着料位或工况增大，气泡区域细长型或锥形（5）相同颗粒度、相同料位高度，不同工况时的颗粒团特性 0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.0020406080工况开度（%）大颗粒团个数颗粒团总数颗粒团面积比（%）本文采用自行构建试验台和自行编制图像处理软件的方法研究了循环流化床锅炉的流动特性，并且得到了如下结论：1，影响气泡大小、形状的因素有气泡形状、大小的因素有：风速（工况大小）、料层高度、床料颗粒度及风帽和床体固有特性等。2，循环流化床锅炉是基于颗粒团的形成与破碎原理进行流化的，颗粒团数量的多少以及形状、大小等特性参数就能够表明锅炉流化的状态。例如风量很小是颗粒团数目很少，说明流化状态不好。而颗粒团的数量、形状以及大小受到风量、床料高度、床料粒径等因素的影响。四、总结
