专利名称：基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法
技术领域：
本发明涉及锅炉炉膛的火嘴的控制方法，尤其涉及一种锅炉的炉膛的火嘴的防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方案。
背景技术：
锅炉实际运行工况往往偏离设计工况，无论是燃料混合物挥发分的变化、初温度变化、燃料发热量变化、进口燃料混合物浓度变化、燃料混合物的活化能变化、燃烧器配风量变化，都会引起炉膛火嘴燃烧工况；锅炉实际燃用的煤种往往偏离设计和校核煤种，燃用煤种变化时、炉膛的火嘴内部燃烧工况也产生变化；煤种变化易导致锅炉燃烧状态变化，低负荷下易发生熄火现象；运行人员的调节水平不一样，对炉内火嘴燃烧状况分析判断的结果也不一样，错误的分析判断结果会导致错误的调节方向，导致火嘴及炉膛熄火；目前锅炉燃烧场变化大，还需要人为干预调节燃煤、配风，甚至投油稳燃。目前国内外还没有可行的调整控制方法、实现锅炉炉膛火嘴及炉膛的安全性、稳定燃烧；目前国内对炉膛燃烧安全采取的措施是监测到炉膛灭火后、锅炉安全保护系统动作；国外火力发电站燃用煤质稳定，因燃用煤质变化导致锅炉燃烧状态变化现象不明显，所以国际还没有对这个领域进行开拓，目前国内外还没有完全实现炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制的方法。
发明内容
本发明提出了一种基于单火嘴基础的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，能够自动调整锅炉火嘴的燃煤量、燃烧火嘴的风量，使锅炉火嘴保持在稳燃的状态，避免出现灭火状况，安全方便。本发明采用下述技术方案一种基于单火嘴基础的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，包括有火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置，输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控 制装置根据输入信号自动调节运算，装置内部的自动调节运算逻辑中有以下运算逻辑有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度给定值，燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号和给定值参与自动控制运算，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置输出的控制指令至少有以下项目中的一项火嘴周界风量调节指令信号、单个火嘴的燃料量调节指令、一次风速需求指令、火嘴是/否允许投油稳燃指令。所述的火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置为数字型控制装置，是DCS控制装置的一部分或单独的控制装置；输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少还有火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部的自动调节运算逻辑中还有以下运算逻辑火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度给定值，火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度信号和火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度给定值参与自动控制运算。输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少还有燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部的自动调节运算逻辑中还有以下运算逻辑燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度定值给定逻辑，90° >燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度定值> 0°，燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度信号和燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度给定值参与自动控制运算，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置输出的控制指令至少有以下项目中的一项火嘴周界风量调节指令信号、单个火嘴的燃料量调节指令、一次风速需求指令、一次风射流的扩散角调节机构行程指令、火嘴是/否允许投油稳燃指令。火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部还包括有火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元，输入到火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元的信号至少有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号、火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度信号、层燃料指令信号，这些信号作为火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元的主调信号；火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元自动控制运算后输出的信号至少有以下项目中的一项燃烧器火嘴的燃料量调节指令、配风量调节指令、火嘴层是/否允许投油稳燃指令。火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部还包括有全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元，输入到全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元的信号至少有层火焰中心温度信号、锅炉负荷信号、主汽压力信号、火嘴或制粉系统启、停状态信号，全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元中根据炉膛温度测点的物理高度、把测点信号分η层，η > I ；各层的火焰中心温度由本层的X个炉膛内部温度信号算数运算得出，且与本层的X个炉膛内部温度信号呈线性函数关系，X ^ I ;全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元有以下运算逻辑各火嘴层的火焰中心温度给定值大于各个燃烧层的最低稳燃温度的限幅逻辑；火嘴层的火焰中心温度给定值再和其它输入信号进行自动控制运算，自动控制运算后输出的信号不少于以下项目中的一种各层燃料量指令校正信号、各层配风量指令校正信号、一次风速调节指令、全炉膛是/否允许投油稳燃指令、炉膛燃烧产生的总热交换能量信号。所述的全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元中有以下运算逻辑粗略计算出层火焰中心温度给定值Tnsv,主汽压力值P可以用给定负荷值N替代，则
权利要求
1.一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征在于包括有火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置，输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置根据输入信号自动调节运算，装置内部的自动调节运算逻辑中有以下运算逻辑: 有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度给定值，燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号和给定值参与自动控制运算，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置输出的控制指令至少有以下项目中的一项火嘴周界风量调节指令信号、单个火嘴的燃料量调节指令、 一次风速需求指令、火嘴是/否允许投油稳燃指令。
2.如权利要求1所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征为所述的火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置为数字型控制装置，是DCS控制装置的一部分或单独的控制装置；输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少还有火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部的自动调节运算逻辑中还有以下运算逻辑火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度给定值，火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度信号和火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度给定值参与自动控制运算。
3.如权利要求2所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征为输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少还有燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部的自动调节运算逻辑中还有以下运算逻辑燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度定值给定逻辑，90° >燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度定值> 0°，燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度信号和燃烧器火嘴一次风射流的扩散角度给定值参与自动控制运算，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置输出的控制指令至少有以下项目中的一项火嘴周界风量调节指令信号、单个火嘴的燃料量调节指令、一次风速需求指令、一次风射流的扩散角调节机构行程指令、火嘴是/否允许投油稳燃指令。
4.如权利要求2所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征为火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部还包括有火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元，输入到火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元的信号至少有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号、火嘴燃烧火焰区域或相邻区域的温度信号、层燃料指令信号，这些信号作为火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元的主调信号；火嘴层防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元自动控制运算后输出的信号至少有以下项目中的一项燃烧器火嘴的燃料量调节指令、配风量调节指令、火嘴层是/否允许投油稳燃指令。
5.如权利要求4所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法， 其特征为火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置内部还包括有全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元，输入到全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元的信号至少有层火焰中心温度信号、锅炉负荷信号、主汽压力信号、火嘴或制粉系统启、停状态信号，全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元中根据炉膛温度测点的物理高度、把测点信号分η层，n ^ I ； 各层的火焰中心温度由本层的X个炉膛内部温度信号算数运算得出，且与本层的X个炉膛内部温度信号呈线性函数关系，X ^ I ;全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元有以下运算逻辑各火嘴层的火焰中心温度给定值大于各个燃烧层的最低稳燃温度的限幅逻辑；火ll2 +…+ tIn n=l、2··%为第η层温度测点对应的向受热面交换的总能量在自动调节运算中的比例相当值; q*为第η层的温度测点对应的通过辐射方式向受热面交换的能量的比 *嘴层的火焰中心温度给定值再和其它输入信号进行自动控制运算，自动控制运算后输出的信号不少于以下项目中的一种各层燃料量指令校正信号、各层配风量指令校正信号、一次风速调节指令、全炉膛是/否允许投油稳燃指令、炉膛燃烧产生的总热交换能量信号。
6.如权利要求5所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法,其特征为所述的全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元中有以下运算逻辑粗略计算出层火焰中心温度给定值Tnsv,主汽压力值P可以用给定负荷值N替代，则N为给定负荷值A=(Clu)为燃烧器投退组合方式函数。
7.如权利要求5所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征为所述的各层的火焰中心温度给定值精确值的计算函数如下T s =fn(P^ N、D)其中Tnsv是层火焰中心温度给定值；P是主汽压力；N给定负荷值；D=(du)为燃烧器投退组合方式函数；根据 Ti1=Wp、I P) ，计算出的单层理想温度给定值参与自动控制运笪
8.如权利要求5所述的一种基于单火嘴的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征为全炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制单元输出的炉膛燃烧产生的总热交换能量相当值信号送至锅炉负荷控制单元。
9.如权利要求8所述的一种基于单火嘴基础的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，其特征为所述的总热交换能量相当值的计算公式为t为全炉膛向受热面交换的总能量在自动调节系统的比例相当值；q作为前馈送入锅炉负荷自动调节系统；mm为与自动调节系统相匹配的辐射换热经验系数;I为第η层的温度测点对应的辐射换热有效面积；C为黑度;0%为黑体辐射常数；Ta为第η层的温度测点测量的炉膛温度；Tm为为第η层的温度测点对应的辐射受热面的温度；单层温度点对应的通过流能量向受热面交换的能量的比例相当值
全文摘要
本发明公开了一种基于单火嘴基础的炉膛防灭火、防爆燃、稳燃自动控制方法，输入到火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置的信号至少有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置根据输入信号自动调节运算，装置内部的自动调节运算逻辑中有以下运算逻辑有燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度给定值，燃烧器火嘴出口的燃烧火焰的黑龙区长度信号和给定值参与自动控制运算，火嘴防灭火、防爆燃、稳燃自动控制装置输出的控制指令至少有以下项目中的一项火嘴周界风量调节指令信号、单个火嘴的燃料量调节指令、一次风速需求指令、火嘴是/否允许投油稳燃指令。自动调整锅炉火嘴的燃煤量、燃烧火嘴的周界风量、配风量、避免锅炉灭火、爆燃，使炉膛内燃料混合物燃烧稳定，使锅炉燃烧场稳定。
文档编号F23N1/08GK103047676SQ201210582530
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者刘建松 申请人:刘建松