(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210450291.9 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 申请人 浙江大学嘉兴研究院 (72)发明人 黄群星　王敬宇　汪守康　林诚乾　 董益斌　何俊捷　 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01S 17/88(2006.01) G01S 7/481(2006.01) (54)发明名称 一种基于激光雷达的传送带上投料速率及 其热值的测量系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于激光雷达的入炉燃 料传送带上投料速率及其热值的测量系统及方 法，所述系统包括激光雷达，布置于传送带上方、 用于对传送带上物料进行扫描；工控计算机，用 于接受激光雷达采集的点云数据信息，并进行物 料的体积计算和含水量检测，从而输出该时刻下 物料的体积和实际热值，并基于实际热值调控传 送带速度。本发明创造性地建立了物料含水率和 反射率的数学模型，并根据该数学模型反推物料 的含水率，进而可以通过物料的含水率、投送速 率、热值来计算扫描区域内物料的实际热值，通 过比较实际热值与设计热值，利用工控机实时调 控传送带的运行速度，以保证入炉热值的稳定。 本发明有效提升了锅炉运行过程的稳定性和安 全性。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114964360 A 2022.08.30 CN 114964360 A 1.一种基于激光雷达的入炉燃料传送带上投料速率及其热值的测量方法，其特征在 于，包括如下步骤： (1)采集激光雷达扫描区域内传送带上物料的点云数据信息； (2)从物料的点云数据信息中选择物料的空间位置信息和反射率信息并进行滤波降 噪； (3)根据步骤(2)中获取的空间位置信息，计算扫描区域内物料的投送速率S： 根据物料到激光雷达的平均距离d1、激光雷达到传送带的距离d2，计算出扫描区域内物 料的平均厚度h；再根据传送带宽度l1、扫描区域传送带长度l2、物料平均厚度h计算出扫描 区域内物料的体积V(m3)；通过传送带运行速度v和物料体积V计算出物料的投送速率S(m3/ s)； 其中：h＝d2‑d1 V＝h*l1*l2 t＝l2/v S＝V*v/l2＝(d2‑d1)*l1*v (4)根据步骤(2)中获取的反射率数据，计算扫描区域内物料的质量含水量，从而计算 物料的含水量；其中，物料的质量含水量x与反射率y的关系为： y＝0.04765*exp(‑x/4.65739)+0.46429 (5)根据(3)和(4)中物料的投送速率和含水量数据信息、物料密度和热值计算出当前 时刻扫描区域内物料的实际热值H2；假设某立方米干物质热值为M(KJ/m3)，密度为ρ(kg/ m3)，质量含水量为x，水的汽化潜热为c(KJ/kg)，则实际热值H2(KJ/s)为 H2＝S*M(1‑x)‑ρ*S*x*c (6)将步骤(5)得出的扫描区域实际热值H2与额定负荷下入炉物料的设计热值H1进行比 较，若H2>H1，则降低传送带运行速度，H1<H2，则增大传送带运行速度，直至H1＝H2。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的入炉燃料传送带上投料速率及其热值的 测量方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的滤波降噪包括对非物料的点云删除、环境噪声与 离群点云去除。 3.一种基于激光雷达的入炉燃料传送带上投料速率及其热值的测量系统，其特征在 于，包括： 激光雷达，布置于传送带上方、用于对传送带上物料进行扫描； 工控计算机，用于接受激光雷达采集的点云数据信息，并进行物料的体积计算和含水 量检测，从而输出该时刻下物料的体积和实际热值，并基于实际热值调控传送带速度；所述 的工控计算机采用如权利要求1或2所述的方法计算传送带上投料速率及其热值，从而控制 传送带的速率。 4.根据权利要求3所述的一种基于激光雷达的入炉燃料传送带上投料速率及其热值的 测量系统，其特征在于，所述系统还包括支撑架，所述的支撑架用于将激光雷达固定于传送 带上方。权　利　要　求　书 1/1页 2 CN 114964360 A 2一种基于激光雷达的传送带上投料速率及其热值的测量系统 及方法 技术领域 [0001]本发明涉及固体燃料投送技术领域，特别涉及一种测量电厂入炉投料速率及其热 值的系统及方法。 背景技术 [0002]固体燃料(固体废弃物、生物质等)直接燃烧发电技术规模大，效率高，同时环保效 益突出，但目前发电技术还不成熟，锅炉运行优化、尤其是入炉热值的测量技术有待提高。 目前固体燃料发电厂无法准确测量入炉的物料体积与热值，主要依靠技术人员肉眼估计、 人为控制传送带的运行速度来调节物料的投料量，以控制入炉物料的热值，故容易出现入 炉热值波动和炉内温度的波动情况。锅炉内温度频繁变化会降低锅炉热效率，降低锅炉寿 命，严重影响传热效率以及焚烧系统的安全运行。通过测量投料系统中传送带上物料的体 积和含水量，可以精确测量单位时间内入炉物料的热值，提高锅炉热效率，合理组织燃烧， 为锅炉运行提供十分有力的指导。 [0003]物料的含水量受天气、运输程序等因素的影响很大，含水量的波动十分剧烈，最大 差异能达到20％以上，故物料电厂给料的实际热值与理论热值差别巨大。物料含水量的波 动往往造成其实际热值的波动，进而引发入炉热值的不稳定。此外，由于传送带上的物料厚 度不均匀，物料的体积和投送速率难以测量，系统参数的设置与设备的控制一般由人工依 据经验进行调整，由于传统控制水平有限，锅炉侧的负荷波动和入炉物料体积和含水量变 化时往往无法保证炉内温度的稳定，给锅炉的安全运行带来困难。因此，本发明提出的根据 反射率测量物料热值、根据入炉热值的波动反馈控制传送带的运行速度以保证入炉热值稳 定的方法具有重要的现实意义。相比而言，本系统不仅能实现对入炉物料体积和实际热值 的实时测量，根据实际热值调控传送带速度，同时设备简单、经济性好，可以适应复杂的工 业现场环境。 发明内容 [0004]本发明提供了一种基于激光雷达的传送带上投料速率及其热值的测量系统及方 法，解决现有技术中固体燃料电厂入炉投料的热值无法实时测量且无法保证稳定的问题。 本系统稳定可靠，经济性好，装置简单，检测结果精确。 [0005]本发明采用以下技术方案实现： [0006]一种基于激光雷达的传送带上投料速率及其热值的测量系统，包括：布置于传送 带上方、用于对传送带上物料进行扫描的激光雷达；工控计算机，用于接受激光雷达采集的 点云数据信息，并进行物料的体积计算、含水量检测，输出该时刻下物料的体积和实际热 值，并通过实际热值分析调控传送带速度；支撑架，用于将激光雷达固定于传送带上方。 [0007]所述的工控计算机用于计算所述物料的投料速率及其热值分析并进行传送带速 度控制，具体方法如下：说　明　书 1/4页 3 CN 114964360 A 3