1、固體燃料為全球最主要的能量來源，其儲量豐富、價格低廉，且由于未來可再生能源成本可能較高，這種局勢將會持續(xù)較長的時間。近年來，環(huán)境問題受到了全球的高度關注，提高燃料燃燒效率、有效控制污染物排放是目前改善環(huán)境問題的有效途徑。為了提高燃燒效率、控制污染，在現(xiàn)有研究基礎上對燃料燃燒行為特性進行更深入的研究以及對爐膛火焰的監(jiān)測均必不可少。
　　單顆粒燃料燃燒行為特性的研究實驗易于實現(xiàn)，理論易于解釋，是深入了解燃料氣流燃燒的基礎，研究單顆粒燃

2、料燃燒有助于燃燒器的優(yōu)化設計和燃燒的控制，因此，本文首先對單顆粒燃料燃燒行為特性進行研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)提出基于高速成像和數(shù)字圖像處理的單顆粒燃料燃燒行為特性研究方法，對單顆粒燃料燃燒圖像進行采集，并采用數(shù)字圖像處理技術對采集到的顆粒燃燒圖像進行處理，根據(jù)顆粒的性質(zhì)，對單顆粒燃料的重要參數(shù)（大小、形狀、旋轉特性和亮度特征）進行定義并計算，從而實現(xiàn)對單顆粒燃料燃燒行為的描述。
　　(2)將所提出的單顆粒燃料燃燒

3、行為特性研究方法應用于不同粒度的單煤粉顆粒（粒度分別為106-150μm和150-212μm）和棕櫚核(Palm kernel expeller，PKE)生物質(zhì)顆粒（粒度分別為75-125μm和125-150μm）燃燒行為特性的研究中，分別研究了其在燃燒過程中的揮發(fā)分燃燒和焦炭/固定碳燃燒特性并對煤粉顆粒燃燒行為特性和生物質(zhì)顆粒燃燒進行了對比。
　　在實際燃燒過程中，燃料以燃料氣流的形式送入爐膛并進行燃燒，單顆粒燃料燃燒行為特性研

4、究有助于更深入的認識燃燒，但無法替代實際燃燒過程。為了有效的控制燃燒、降低排放，對實際燃燒過程的了解和爐膛火焰的實時監(jiān)測十分必要，因此，本文下半部分針對于爐膛火焰特性和其過程監(jiān)測展開研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)受爐膛背景及燃燒工況的影響，難以在保證圖像分割速度的同時具有較高的分割準確度。為了提高火焰圖像分割的質(zhì)量和速度，本文提出一種基于多尺度顏色特征和小波紋理特征的無監(jiān)督火焰圖像分割技術。這種無監(jiān)督火焰圖像分割技術結合了火

5、焰的顏色特征和紋理特征，在多尺度空間對火焰圖像進行分割，從而實現(xiàn)在保證分割準確度的同時保持較快的速度。將所提出的火焰圖像分割算法與其他圖像分割算法對含有高斯噪聲、椒鹽噪聲的火焰圖像分割性能和分割效率進行了對比。
　　(2)利用數(shù)字圖像處理技術研究了湍流火焰的熱混合層分形特性。根據(jù)湍流火焰的特性，采用數(shù)字圖像采集系統(tǒng)在煤粉燃燒實驗鍋爐中采集湍流火焰圖像，利用形態(tài)學圖像處理技術提取火焰熱混合層的分形特征，研究了不同一次風量、二次風/三

6、次風對湍流火焰熱混合層分形特性的影響。
　　(3)針對于現(xiàn)有基于圖像處理的燃燒過程監(jiān)測方法僅適用于單個燃燒工況的缺點，提出了一種基于主元分析-隨機權網(wǎng)絡(Principal component analysis-randomweight network，PCA-RWN)的多工況燃燒過程監(jiān)測方法。提取火焰圖像的顏色特征和紋理特征，采用PCA對特征進行降維處理并采用RWN對當前燃燒工況進行識別，最后采用Hotelling T2和平方預