權(quán)利要求書： 1.一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟(1)：檢測焚燒爐爐膛中心位置的橫切面絕對溫度分布圖像；

步驟(2)：對步驟(1)獲取的橫切面絕對溫度分布圖像進(jìn)行等值化圖像處理，得到橫切面的絕對溫度分布等值圖；

步驟(3)：根據(jù)還原劑噴頭安裝的幾何位置，在橫切面的絕對溫度分布等值圖中，確定該噴頭方向最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置；

步驟(4)：檢測噴頭所在位置的軸向爐膛溫度分布圖像，進(jìn)行等值化圖像處理，得到該噴頭方向的縱剖面相對溫度分布等值圖；

步驟(5)：根據(jù)橫切面溫度分布檢測位置，以及步驟(3)中得到的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置，確定在步驟(4)中縱剖面相對溫度分布等值圖中的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置，經(jīng)過該點(diǎn)的等值線為最佳脫硝還原溫度線，該線鄰域為還原劑最佳脫硝區(qū)間；

步驟(6)：運(yùn)用步驟(5)得到的最佳脫硝還原溫度線，根據(jù)噴頭安裝的位置，在最佳脫硝還原溫度線上，確定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ最小的點(diǎn)，該點(diǎn)為噴頭噴射還原劑的目標(biāo)點(diǎn)；

步驟(7)：計算噴頭末端到步驟(6)得到的目標(biāo)點(diǎn)的距離，根據(jù)距離大小確定噴頭噴射的壓力；

步驟(8)：運(yùn)用步驟(6)得到的目標(biāo)點(diǎn)和噴頭延長線的夾角，計算噴頭到目標(biāo)點(diǎn)的仰角，用于調(diào)整噴頭的角度；從而實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制。

2.如權(quán)利要求1所述的一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法，其特征在于：所述步驟(2)中得到的橫切面絕對溫度分布等值線圖，步驟(3)中得到噴頭方向最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置；

已知噴頭安裝位置為P(x0,y0,z0)，橫切面溫度場檢測點(diǎn)z＝z1，由橫切面絕對溫度分布等值圖T(x,y,z1)及最佳還原溫度Top，得到該橫切面上的最佳還原溫度等值圖Top(x,y,z1)，通過計算得到最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)，公式如下：

2 2 2

P(xop,yop,zop)＝argmin((x?x0) +(y?y0) +(z?z0))，(x,y,z)∈Top(x,y,z1)；

由于z坐標(biāo)確定，噴頭運(yùn)動方向為Z軸方向，最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)計算公式簡化如下：

2

P(xop,yop,zop)＝argmin(x?x0) ，yop＝y(tǒng)0,zop＝z1。

3.如權(quán)利要求1所述的一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法，其特征在于：根據(jù)步驟(4)得到的縱剖面相對溫度分布等值圖，結(jié)合步驟(3)得到的橫切面上最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置，得到步驟(5)所述最佳脫硝還原溫度線位置，還原劑最佳脫硝區(qū)間：橫切面上的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)，yop＝y(tǒng)0,zop＝z1，縱剖面上的相對溫度分布圖中T(x,y0,z)，計算該點(diǎn)的溫度值T′op，該點(diǎn)溫度等同于最佳還原溫度Top，計算得到縱剖面上最佳脫硝還原溫度線Top(x,y0,z)，計算公式如下：Top(x,y0,z)＝T(x,y0,z)|T＝T′op。

4.如權(quán)利要求1所述的一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法，其特征在于：根據(jù)步驟(5)得到的最佳脫硝還原溫度線，結(jié)合噴頭安裝的位置，在最佳脫硝還原溫度線上，確定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ最小的點(diǎn)，得到步驟(6)所述噴頭噴射還原劑的目標(biāo)點(diǎn)；

最佳脫硝還原溫度線為Top(x,y0,z)，噴頭安裝位置為P(x0,y0,z0)，確定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ最小的點(diǎn)，計算公式如下：為便于工程實(shí)現(xiàn)，上述公式簡化為如下：

2 2 2

Pop(xop,y1,zop)＝argminarccos((z?z0) /((x?x0)+(z?z0) ))，(x,y,z)∈Top(x,y0,z)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法，其特征在于：根據(jù)步驟(6)得到噴頭噴射還原劑的目標(biāo)點(diǎn)和噴頭安裝位置，得到所述步驟(7)的噴頭噴射壓力以及所述步驟(8)噴頭的角度：噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ計算公式如下：噴射壓力與噴嘴末端與噴射目標(biāo)點(diǎn)之間的距離成正比，比例系數(shù)為β，噴頭長度為L，可以得到噴頭的噴射壓力Pflow，計算公式如下：

說明書： 一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用圖像技術(shù)優(yōu)化SNCR過程中還原劑噴射的控制方法。

背景技術(shù)[0002] 生活垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的氮氧化合物是污染大氣的重要組成部分，包括NO，NO2，N2O，N2O3，N2O4，N2O5等統(tǒng)稱為NOx，其中主要成分為NO和NO2。

[0003] 垃圾焚燒爐的脫硝按照脫硝工藝分為兩種，焚燒爐焚燒過程脫硝(簡稱SNCR)和煙氣脫硝(簡稱SCR)。前者運(yùn)行成本低，運(yùn)行維護(hù)簡單，脫硝效率相對較低；后者運(yùn)行成本高，

運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，脫硝效率高。

[0004] 為控制日益惡化的環(huán)境污染問題，中國環(huán)境保護(hù)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2014年發(fā)布了生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18485?2014，對生活垃圾焚燒中產(chǎn)生的NOX

3

含量要求控制在250mg/m以下，從而對現(xiàn)有垃圾焚燒爐的NOX控制技術(shù)提出了更高要求。

[0005] SNCR脫硝方法的還原劑包括氨水稀釋溶液和尿素溶液兩種，對氨水的運(yùn)輸、存儲、使用要求比較高，通常采用還原劑作為SNCR的還原劑。

[0006] SNCR脫硝技術(shù)依據(jù)測量煙氣中氮氧化合物的含量，計算相應(yīng)濃度還原劑的數(shù)量，在垃圾焚燒爐爐膛溫度達(dá)到一定閾值后，往爐膛內(nèi)噴射霧化還原劑，啟動還原過程。

[0007] SNCR煙氣脫硝以“溫度窗口”為特征，在這“窗口”之外，當(dāng)溫度較低時，還原劑和NOX反應(yīng)性比較差，會有一定量的不能參加反應(yīng)的NH3以泄漏氨的形式逸出；當(dāng)溫度較高時，

部分還原劑將會被氧化成NOX，因而NOX的去除率就會降低。因此，如何控制作為SNCR還原劑

的尿素溶液成為直接影響脫銷效率的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容[0008] 本發(fā)明需要解決的問題是：在SNCR還原過程中，通過計算得到焚燒爐中適合SNCR還原的空間，把適當(dāng)量的還原劑通過還原劑噴頭霧化后噴射到垃圾焚燒爐的SNCR“溫度窗

口”內(nèi)，以達(dá)到提高脫硝率，降低氨逃逸。

[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：一種垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法，該方法包括如下步驟：

[0010] 步驟(1)：檢測焚燒爐爐膛中心位置的橫切面溫度分布圖像；步驟(2)：運(yùn)用步驟(1)的圖像進(jìn)行等值化圖像處理，得到橫切面的溫度分布等值圖；步驟(3)：根據(jù)還原劑噴頭

安裝的幾何位置，在步驟(2)得到的橫切面的絕對溫度分布等值圖中，確定噴頭附近的最佳

脫硝還原溫度點(diǎn)位置；步驟(4)：檢測噴頭所在位置的軸向爐膛溫度分布圖像，進(jìn)行等值化

圖像處理，得到該噴頭的縱剖面溫度分布等值圖；步驟(5)：根據(jù)橫切面溫度分布檢測位置，

以及步驟(3)中得到的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置，確定在步驟(4)中縱剖面溫度分布等值圖

中的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置，經(jīng)過該點(diǎn)的等值線為最佳脫硝還原溫度線；步驟(6)：運(yùn)用

步驟(5)得到的最佳脫硝還原溫度線，根據(jù)噴頭安裝的位置，在最佳脫硝還原溫度線上，確

定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角最小的點(diǎn)，該點(diǎn)為噴頭噴射還原劑

的目標(biāo)點(diǎn)；步驟(7)：計算噴頭末端到步驟(6)得到的目標(biāo)點(diǎn)的距離，根據(jù)距離大小確定噴頭

噴射的壓力；步驟(8)：運(yùn)用步驟(6)得到的目標(biāo)點(diǎn)和噴頭延長線的夾角，計算噴頭到目標(biāo)點(diǎn)

的仰角，用于調(diào)整噴頭的角度；從而實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制。

[0011] 上述步驟(2)中得到的橫切面絕對溫度分布等值線圖，得到噴嘴所在位置的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置是：

[0012] 已知噴嘴安裝位置為P(x0,y0,z0)，橫切面溫度場檢測點(diǎn)z＝z1，由橫切面絕對溫度分布等值線圖T(x,y,z1)及最佳還原溫度Top，得到該橫切面上的最佳還原溫度等值線Top(x,

y,z1)，通過計算得到最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)，公式如下：

[0013] P(xop,yop,zop)＝argmin((x?x0)2+(y?y0)2+(z?z0)2)，(x,y,z)∈Top(x,y,z1)[0014] 由于z坐標(biāo)確定，噴嘴運(yùn)動方向為Z軸方向，最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)計算公式簡化如下：

[0015] P(xop,yop,zop)＝argmin(x?x0)2，yop＝y(tǒng)0,zop＝z1。[0016] 上述步驟(5)中，利用步驟(4)得到的縱向溫度分布等值線圖，結(jié)合步驟(3)得到的橫切面上最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置，可以計算出該噴頭所在位置的縱剖面上的最佳脫硝還

原溫度線，確定噴頭還原劑的目標(biāo)噴射區(qū)域。

[0017] 橫切面上的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)，yop＝y(tǒng)0,zop＝z1，縱剖面上的相對溫度分布圖中T(x,y0,z)，計算該點(diǎn)的溫度值To'p，該點(diǎn)溫度等同于最佳還原溫度Top，計

算得到縱剖面上最佳脫硝還原溫度線Top(x,y0,z)，計算公式如下：

[0018] Top(x,y0,z)＝T(x,y0,z)|T＝To'p[0019] 上述步驟(6)中，運(yùn)用步驟(5)得到的最佳脫硝還原溫度線，結(jié)合噴頭安裝的位置，在最佳脫硝還原溫度線上，確定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角最小

的點(diǎn)，得到還原劑噴射的目標(biāo)點(diǎn)；

[0020] 最佳脫硝還原溫度線為Top(x,y0,z)，噴嘴安裝位置為P(x0,y0,z0)，很容易確定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ最小的點(diǎn)，計算公式如下：

[0021] (x,y,z)∈Top(x,y0,z)

[0022] 為便于工程實(shí)現(xiàn)，上述公式簡化為如下：[0023] Pop(xop,y1,zop)＝argminarccos((z?z0)2/((x?x0)2+(z?z0)2))，(x,y,z)∈Top(x,y0,z)

[0024] 上述步驟(7)及步驟(8)中，運(yùn)用步驟(6)得到還原劑噴射的目標(biāo)點(diǎn)的位置和噴頭實(shí)際安裝的物理位置，計算出噴頭的仰角以及還原劑的噴射壓力。

[0025] 噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ計算公式如下：[0026][0027] 噴射壓力與噴嘴末端與噴射目標(biāo)點(diǎn)之間的距離成正比，比例系數(shù)為β，噴嘴長度為L，可以得到噴嘴的噴射壓力Pflow，計算公式如下：

[0028][0029] 本發(fā)明方法的有益效果是：[0030] 檢測橫切面溫度分布圖和縱剖面相對溫度分布圖，精確定位SNCR脫硝過程中焚燒爐內(nèi)的最佳的“溫度窗口”，保證最佳SNCR還原條件，提高脫硝效率。

[0031] 通過把還原劑直接投射到SNCR最佳還原區(qū)間，降低SNCR脫硝的氨逃逸率。附圖說明[0032] 圖1中a是橫切面溫度場等值線圖及噴槍位置示意圖；[0033] 圖1中b是剖面溫度場等值線圖及噴槍位置示意圖；[0034] 圖2是本發(fā)明垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射的控制方法流程圖。具體實(shí)施方式[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射優(yōu)化方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

[0036] 本發(fā)明方法通過垃圾焚燒爐溫度場檢測及還原劑噴射裝置，該裝置包括一套焚燒爐爐膛橫切面溫度場圖像檢測設(shè)備，用來檢測橫切面絕對溫度分布圖像如圖1a；一個檢測

焚燒爐縱向圖像攝像頭，用來檢測縱向相對溫度分布圖像如圖1b；一套可以調(diào)節(jié)縱向仰角

和噴射壓力的還原劑噴射裝置，用于噴射SNCR脫硝的還原劑溶液。本發(fā)明通過實(shí)時檢測焚

燒爐爐膛中心位置的橫切面絕對溫度分布圖像和爐膛內(nèi)軸向爐膛相對溫度分布圖像，對圖

像進(jìn)行等值化處理，計算爐膛內(nèi)適合SNCR還原最佳溫度分布位置，從而得到還原劑噴頭的

噴射方向和噴射壓力，本方法可以在線優(yōu)化SNCR還原劑的噴射方向、噴射壓力，如圖2。本發(fā)

明的垃圾焚燒爐SNCR脫硝中還原劑噴射優(yōu)化方法具體包括以下步驟：

[0037] 步驟(1)：檢測焚燒爐爐膛中心位置的橫切面溫度分布圖像；[0038] 步驟(2)：建立爐膛空間的幾何坐標(biāo)系(x,y,z),運(yùn)用步驟(1)的圖像進(jìn)行等值化圖像處理，得到焚燒爐爐膛橫切面的溫度分布等值圖IMG1,溫度分布為T(x,y,z1),標(biāo)記溫度

為最佳脫硝還原溫度的等值線L1，z1為溫度場檢測位置的Z軸坐標(biāo)；

[0039] 步驟(3)：根據(jù)還原劑噴頭安裝的幾何位置(x0,y0,z0)，在步驟(2)得到的等值線L1中，確定離噴頭最近的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)M,M點(diǎn)坐標(biāo)計算公式如下：

[0040] M(xop,yop,zop)＝argmin((x?x0)2+(y?y0)2+(z?z0)2)，(x,y,z)∈Top(x,y,z1)[0041] 由于z坐標(biāo)確定，噴嘴運(yùn)動方向為Z軸方向，最佳脫硝還原溫度點(diǎn)位置(xop,yop,zop)計算公式簡化如下：

[0042] M(xop,yop,zop)＝argmin(x?x0)2，yop＝y(tǒng)0,zop＝z1[0043] 步驟(4)：檢測噴頭所在位置的軸向爐膛相對溫度分布圖像，進(jìn)行等值化圖像處理，得到該噴頭的縱剖面相對溫度分布等值圖IMG2，溫度分布為T(x,y0,z)，y0為噴頭的y坐

標(biāo)參數(shù)；

[0044] 步驟(5)：根據(jù)橫切面溫度分布檢測位置z1，以及步驟(3)中得到的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)M，確定在步驟(4)中縱剖面溫度分布等值圖中的最佳脫硝還原溫度點(diǎn)，經(jīng)過該點(diǎn)的

等值線L2為最佳脫硝還原溫度線Top(x,y0,z)，計算公式如下：

[0045] Top(x,y0,z)＝T(x,y0,z)|T＝To'p[0046] 步驟(6)：運(yùn)用步驟(5)得到的最佳脫硝還原溫度線，根據(jù)噴頭安裝的位置，在最佳脫硝還原溫度線上，確定噴頭方向與最佳脫硝還原溫度線夾角最小的點(diǎn)O，該點(diǎn)為噴頭噴射

還原劑的目標(biāo)點(diǎn)；

[0047] 最佳脫硝還原溫度線為Top(x,y0,z)，噴嘴安裝位置為P(x0,y0,z0)，很容易確定噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ最小的點(diǎn)，計算公式如下：

[0048] (x,y,z)∈Top(x,y0,z)

[0049] 為便于工程實(shí)現(xiàn)，上述公式簡化為如下：[0050] Pop(xop,y1,zop)＝argminarccos((z?z0)2/((x?x0)2+(z?z0)2))，(x,y,z)∈Top(x,y0,z)

[0051] 步驟(7)：計算噴頭末端到步驟(6)得到的目標(biāo)點(diǎn)O的距離，根據(jù)距離大小確定噴頭噴射的壓力；

[0052] 噴射壓力與噴嘴末端與噴射目標(biāo)點(diǎn)之間的距離成正比，比例系數(shù)為β，噴嘴長度為L，可以得到噴嘴的噴射壓力Pflow，計算公式如下：

[0053][0054] 步驟(8)：運(yùn)用步驟(6)得到的目標(biāo)點(diǎn)和噴頭延長線的夾角θ，計算噴頭到目標(biāo)點(diǎn)的仰角，調(diào)整噴頭的角度。

[0055] 噴頭位置與最佳脫硝還原溫度線上點(diǎn)連線與縱軸夾角θ計算公式如下：[0056]