一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法及系统与流程

本发明属于燃烧方法，尤其涉及一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法及系统。

背景技术：

1、在电力工业中，电站锅炉作为能量转换的核心设备，其运行效率与稳定性直接关系到整个发电系统的经济性与安全性。锅炉的燃烧过程是一个复杂的多变量、强耦合、非线性的动态系统，其中火焰中心的位置调整是影响锅炉燃烧效率、蒸汽温度及蒸汽压力控制的关键因素之一。

2、电站锅炉的火焰中心，是指燃料在炉膛内燃烧最为剧烈、温度最高的区域。这一位置直接关联到燃料的完全燃烧程度、烟气流动状态及传热效率，进而影响蒸汽的产生质量（如温度、压力）和整个发电循环的效能。火焰中心位置的适当调整能够优化炉内燃烧状况，提高热能利用率，减少未完全燃烧损失和排烟热损失，同时也有助于控制过热器、再热器等受热面的金属温度，防止超温现象，保障设备安全，火焰中心的位置调整是锅炉燃烧调整的重要内容。

3、然而，在实际运行中，火焰中心位置的直接测量面临诸多技术难题。首先，炉膛内的高温、高压、多尘、高腐蚀性环境对传感器材料的耐久性和测量精度提出了极高要求，使得直接安装传感器进行实时监测变得不可行或成本高昂。其次，火焰中心的位置随燃料种类、负荷变化、送风配比等多种因素动态变化，其动态特性复杂多变，难以通过简单的数学模型准确描述。

4、由于缺乏直接的监测手段和控制策略，目前电站锅炉的火焰中心调整多依赖于运行人员的经验判断和手动调节。这种依赖人工的方式不仅增加了运行人员的工作负担，而且调整效果往往受限于个人经验水平，难以保证最佳燃烧状态的持续稳定。此外，手动调节的滞后性和不精确性也可能导致锅炉运行参数波动较大，影响机组的安全性和经济性。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，包括以下步骤：

4、s1：根据历史数据分析，建立不同负荷下，屏式过热器的工质侧的温升与正常火焰中心的数据定量关系，确定不同负荷点的屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值；

5、s2：实时计算屏式过热器的工质侧的温升及其变化率，根据数据定量关系对火焰中心的位置和变动情况进行实时分析，并根据最佳控制值判断火焰中心是否在正常范围内波动；

6、s3：根据判断结果，当火焰中心在正常范围内波动，不对火焰中心进行调整；当火焰中心不在正常范围内波动，控制单元根据当前的温升变化率对锅炉二次风进行自动调整，使得火焰中心回归正常范围。

7、优选的，所述火焰中心在正常范围内波动的判断方法为：

8、当屏式过热器的工质侧的温升小于该负荷下最佳控制值的±5%时，火焰中心在正常范围内波动。

9、优选的，所述火焰中心不在正常范围内波动的判断方法为：

10、当屏式过热器的工质侧的温升在该负荷下最佳控制值的±5%以上，火焰中心不在正常范围内波动。

11、优选的，所述控制单元根据当前的温升变化率对锅炉二次风进行自动调整的方法为：

12、当温升变化率为正值时，表明火焰上移，则控制单元将自动调整锅炉配风，增加燃烧区域下部的燃烧强度，降低火焰中心；当温升变化率为负值时，表明火焰下移，则控制单元将自动调整锅炉配风，减少燃烧区域下部的燃烧强度，降低火焰中心，抬高火焰中心。

13、优选的，所述温升变化率绝对值越大，控制单元对锅炉二次风进行自动调整的强度相应增强。

14、优选的，所述根据历史数据分析，建立不同负荷下，屏式过热器的工质侧的温升与正常火焰中心的数据定量关系，确定不同负荷点的屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值的方法为：

15、取任一负荷点记为a，根据历史数据分析，推导出在a负荷下当火焰中心处在正常位置时，记录屏式过热器的工质侧的温升为b，可以得到负荷a与屏式过热器的工质侧的温升b的对应定量关系；通过确定不同负荷点ai下屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值bi，将以上的离散数据进行拟合，可得到负荷与屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值关系曲线。

16、优选的，当负荷点ai下屏式过热器的工质侧的温升在最佳控制值bi的±5%以内的范围变化时，可以认为火焰中心在正常范围为内变动。

17、优选的，当负荷点ai下屏式过热器的工质侧的温升不在最佳控制值bi的±5%以内的范围变化时，可以认为火焰中心不在正常范围为内变动。

18、第二方面，本发明提供一种自动调整火焰中心的系统，包括数据采集单元、数据处理与分析单元、控制单元和执行机构；所述数据采集单元负责实时采集某一负荷下屏式过热器的工质侧的温度数据；数据处理与分析单元根据采集到的数据计算工质侧的温升及其变化率，并将工质侧的温升与历史数据库中该负荷下的正常火焰中心数据进行比对分析；控制单元基于分析结果生成二次风挡板附加开度指令；执行机构根据附加开度指令调整二次风配风，实现对火焰中心位置的精准控制。

19、优选的，所述执行机构包括电机、传动装置和挡板；所述电机与传动装置连接；所述传动装置与挡板连接；所述电机接收二次风挡板附加开度指令后，驱动传动装置进而使得挡板旋转至指定位置，实现对二次风量的调节。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明通过将屏式过热器的工质侧的温升和温升变化速率作为反映火焰中心的高度及火焰中心变化率的指标，通过历史数据得出不同负荷点的屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值，并根据最佳控制值判断火焰中心是否在正常范围内波动，当火焰中心不在正常范围内波动，可以在二次风配风控制中实现自动调整火焰中心高度的功能，将火焰中心调整至正常范围，并能够减轻运行的操作量，提升机组的自动化运行水平和运行性能。

技术特征：

1.一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，所述火焰中心在正常范围内波动的判断方法为：

3.根据权利要求1所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，所述火焰中心不在正常范围内波动的判断方法为：

4.根据权利要求1所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，所述控制单元根据当前的温升变化率对锅炉二次风进行自动调整的方法为：

5.根据权利要求1所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，所述温升变化率绝对值越大，控制单元对锅炉二次风进行自动调整的强度相应增强。

6.根据权利要求1所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，所述根据历史数据分析，建立不同负荷下，屏式过热器的工质侧的温升与正常火焰中心的数据定量关系，确定不同负荷点的屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值的方法为：

7.根据权利要求6所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，当负荷点ai下屏式过热器的工质侧的温升在最佳控制值bi的±5%以内的范围变化时，可以认为火焰中心在正常范围为内变动。

8.根据权利要求6所述的一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法，其特征在于，当负荷点ai下屏式过热器的工质侧的温升不在最佳控制值bi的±5%以内的范围变化时，可以认为火焰中心不在正常范围为内变动。

9.一种自动调整火焰中心的系统，其特征在于，包括数据采集单元、数据处理与分析单元、控制单元和执行机构；所述数据采集单元负责实时采集某一负荷下屏式过热器的工质侧的温度数据；数据处理与分析单元根据采集到的数据计算工质侧的温升及其变化率，并将工质侧的温升与历史数据库中该负荷下的正常火焰中心数据进行比对分析；控制单元基于分析结果生成二次风挡板附加开度指令；执行机构根据附加开度指令调整二次风配风，实现对火焰中心位置的精准控制。

10.根据权利要求9所述的一种自动调整火焰中心的系统，其特征在于，所述执行机构包括电机、传动装置和挡板；所述电机与传动装置连接；所述传动装置与挡板连接；所述电机接收二次风挡板附加开度指令后，驱动传动装置进而使得挡板旋转至指定位置，实现对二次风量的调节。

技术总结本发明属于燃烧方法技术领域，尤其涉及一种自动调整火焰中心的燃烧控制方法及系统；包括以下步骤：根据历史数据分析，建立不同负荷下，屏式过热器的工质侧的温升及其变化率与正常火焰中心的数据定量关系，确定不同负荷点的屏式过热器的工质侧的温升的最佳控制值；当锅炉运行时，实时计算屏式过热器的工质侧的温升及其变化率，根据数据定量关系对火焰中心的位置和变动情况进行实时分析，并判断火焰中心是否在正常范围内波动；火焰中心在正常范围内波动，不对火焰中心进行调整；火焰中心不在正常范围内波动，控制单元根据当前的温升变化率对锅炉二次风进行自动调整，使得火焰中心回归正常范围；本发明能够实现自动调整火焰中心高度的功能。技术研发人员：闫廷庆,刘浩,徐兴臣,王鲁君,洪辉,周富,毛金伟受保护的技术使用者：国能浙江宁海发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17