基于紅外技術的油頁巖制油氣反應爐溫度監(jiān)控研究.pdf

1、隨著世界能源危機的日益嚴重，國際油價飆升，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注。油頁巖反應爐控制效果的優(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爐控制系統(tǒng)中的關鍵環(huán)節(jié)之一，因此有必要對油頁巖煉油過程中反應爐的溫度監(jiān)控進行深入的研究。本文基于紅外熱像技術、模型圖像處理方法、溫度場建模方法，結合油頁巖反應爐的工藝特

2、點，對反應爐內(nèi)的料面溫度變化情況進行實時監(jiān)控，形成一種油頁巖反應爐的非接觸式溫度檢測方法。
　　本文對油頁巖干餾工藝進行了研究，對目前環(huán)形反應爐各種測溫方法進行了分析和總結，找出了對環(huán)形反應爐進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)油率的影響關系，主要分析了干餾爐內(nèi)溫度變化對有機質(zhì)、頁巖油、殘?zhí)康挠绊戧P系，得到了使頁巖油的質(zhì)量達到最優(yōu)的溫度最佳控制點;分析了干餾爐溫度對熱解氣體的影響關系，找到了

3、使熱解氣體的產(chǎn)量、質(zhì)量達到最大值的溫度最佳控制點，為進行反應爐不同反應階段的溫度最優(yōu)控制提供了理論依據(jù)。
　　針對反應爐內(nèi)部環(huán)境復雜，反映爐熱氣流發(fā)展狀態(tài)的料面溫度特征難以提取的問題，本文從工藝機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系，提出了一種反應爐料面區(qū)域溫度特征提取方法。并對C-V模型進行了改進，將背景填充技術與改進C-V模型及AOS半隱式方法相結合，提出了基于AOS格式的改進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)域目標和背景顏色相近、邊緣不清晰等造成識別困難問題。本文結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。
　　從工藝機理的角度分析了反

5、應爐紅外圖像、十字測溫等多源信息與料面溫度場之間的關系，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。針對利用單一檢測信息難以建立準確的反應爐料面溫度場模型的問題，提出了基于信息融合的反應爐料面溫度場建模方法，該方法充分利用反應爐十字測溫檢測信息，以基于兩點法的溫度動態(tài)定標方法對溫度場進行定標。仿真結果表明，該方法具有較好的泛化能力和準確度，驗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，為反應爐操作人員提供了爐況的實時、可靠的參考信息。
　　針對油頁巖反應爐可能發(fā)生沖頂事故問題，提出了利用紅外熱成像技術，結合熱像不同區(qū)域溫度變化的趨勢及規(guī)律，進行了反應爐沖頂事故的預警研究，弄清了反應爐發(fā)生沖頂?shù)臋C理。首先，結合紅外熱像技術建立了一個反應爐模擬實驗裝置，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