[发明专利]用于控制火焰加热器运行的系统和方法

权利要求书

1.一种控制燃烧设备运行的方法，其中所述燃烧设备具有火焰，所述方法包括：

将确定体积比的燃料和稀释剂的物流提供至所述燃烧设备中的火焰，所述物流的燃料来自燃料源，稀释剂来自稀释剂源；

提供至少一个火焰稳定性传感器以产生火焰特征的测量值；和

基于(i)来自所述至少一个火焰稳定性传感器的至少一个测量值的至少一个阈值和(ii)来自所述燃料源和稀释剂源各自的至少一个流量测量值中的至少一个，控制所述燃料∶稀释剂的确定的体积比。

2.权利要求1的方法，其中所述至少一个火焰稳定性传感器是光学传感器、声学传感器和机器视觉传感器中的至少一个。

3.权利要求2的方法，其中所述光学传感器包括至少一个激光器、电子控制器、至少一个检测器和数据采集和处理系统，所述数据采集和处理系统产生传递给工艺控制器的可操控的信号以帮助控制所述燃料∶稀释剂比。

4.权利要求3的方法，其中所述光学传感器是波长调制可调谐二极管激光器(TDL)传感器，所述传感器具有至少一个调谐到至少一个预选波长的激光器，所述激光器具有或不具有波长多路复用。

5.权利要求2的方法，其中所述至少一个火焰稳定性传感器是声学传感器。

6.权利要求5的方法，其中所述声学传感器是压差传感器。

7.权利要求2的方法，其中所述至少一个火焰稳定性传感器是机器视觉传感器。

8.权利要求7的方法，其中所述机器视觉传感器包括至少一个摄影机。

9.权利要求1的方法，其中所述火焰特征选自如下的至少之一：火焰电离、火焰形状、火焰混合模式、火焰组成、火焰温度、与所述火焰相关的烟、噪声和由所述火焰发出的光。

10.权利要求9的方法，其中所述特征是可由所述至少一个火焰稳定性传感器直接测量得到的。

11.权利要求9的方法，其中所述特征是可由所述至少一个火焰稳定性传感器间接测量得到的。

12.权利要求1的方法，其中所述稀释剂包括选自氮气、蒸汽、二氧化碳、循环燃烧气或其组合的流体。

13.权利要求12的方法，其中所述稀释剂包括过热蒸汽。

14.权利要求12的方法，其中所述稀释剂包括至少80体积％的氮气。

15.权利要求12的方法，其中所述稀释剂包括至少1体积％的二氧化碳。

16.权利要求1的方法，其中所述燃烧设备是加热炉和锅炉中之一。

17.权利要求1的方法，其中基于(i)来自至少一个火焰稳定性传感器的至少一个测量值的至少一个阈值和(ii)来自燃料源和稀释剂源各自的至少一个流量测量值中的至少一个，实时控制所述确定的燃料∶稀释剂的体积比。

18.权利要求17的方法，其中控制所述确定的燃料∶稀释剂的体积比包括降低燃料∶稀释剂的体积比，直至达到预设的临界火焰不稳定性阈值。

19.权利要求18的方法，其中所述预设的临界火焰不稳定性阈值对应于计算得到的火焰稳定性因子值F。

20.权利要求1的方法，其中控制所述确定的燃料∶稀释剂的体积比包括调节来自燃料源的燃料的流量和来自稀释剂源的稀释剂的流量的至少之一。

21.权利要求20的方法，其中所述燃料是燃料气体。

22.权利要求1的方法，其中控制所述确定的燃料∶稀释剂的体积比提供所述燃烧设备的安全运行。

23.权利要求1的方法，其中控制所述确定的燃料∶稀释剂的体积比降低了来自所述燃烧设备的NOx排放。

24.权利要求1的方法，其中所述火焰稳定性传感器包括产生数字化光学图像的装置，其中通过控制器对所述数字化图像进行处理，所述控制器能够产生阈值以区分稳定和不稳定的火焰条件并提供控制燃料∶稀释剂体积比的输出。

25.权利要求1的方法，其中所述火焰稳定性传感器包括测量直接或间接表示火焰稳定性随时间变化的火焰特征的装置，由此产生控制信号。