[发明专利]一种锅炉炉膛火焰中心位置监控方法

说明书

一种锅炉炉膛火焰中心位置监控方法，包括以下步骤：1）建立炉膛热负荷与炉膛火焰中心位置预测模型；2）建立炉膛热负荷与水冷壁壁温计算模型；3）建立锅炉不同工况下炉膛热负荷分布与水冷壁壁温分布对应的数据库；4）现场提取实际运行数据；5）根据实际水冷壁壁温测量值，调用数据库，计算炉膛三维热负荷分布；6）利用2）所建计算模型，重新计算水冷壁壁温，判断其与测量值的平均误差是否满足要求；7）根据计算所得热负荷分布，利用1）所建预测模型，得到实际炉膛火焰中心位置，并图形显示火焰中心在炉膛内的状态，判断火焰中心是否偏斜；采用本发明提供的方法，可实现炉膛燃烧过程中的监控与调整，为工业生产的安全性与经济性提供保障。

技术领域

本发明属于锅炉炉膛燃烧领域，具体涉及一种锅炉炉膛火焰中心位置监控方法。

背景技术

锅炉炉膛的火焰中心是体现锅炉燃烧状况的重要因素，是炉内燃烧状态的直接反映。火焰中心高度位置变化直接影响着煤粉颗粒的着火、燃尽、污染物排放以及水冷壁和过热器热负荷分配等。火焰中心如果发生偏斜，不仅影响炉膛内烟气温度场及流场分布，还会影响受热面吸热量的分配，造成局部受热面吸热过多，致使该部分受热面传热恶化、烧坏管壁；同时，还会引发火焰偏斜侧炉内受热面的结渣和高温腐蚀，缩短炉内受热面(水冷壁)的使用寿命。因此，及时有效地监控火焰中心是否偏斜，具有一定的理论与实际应用价值。

在现有技术中，锅炉巨大的炉膛空间使得火焰中心难以测量。而炉内高温、高粉尘浓度等工作环境，在锅炉上安装大量测点又耗资巨大、施工困难。数值模拟的方法可计算出炉内三维空间内的温度场，但该方法不能实时预测和及时指导调整。因此，目前大多锅炉的火焰监测系统只能对炉内是否着火(具有火焰)进行判别，而对于火焰中心位置及是否偏斜不能进行有效判别。因此，针对火焰中心偏斜给锅炉带来的极大安全隐患问题，如何简单、可靠的实时监测火焰中心位置，从而指导实际运行，提高生产的经济性和安全性，是目前电站锅炉技术领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锅炉炉膛内火焰中心位置的监控方法，以提高炉内火焰及空气动力场分布的均匀性，减少因火焰偏斜带来的传热恶化、结渣及高温腐蚀等造成的锅炉运行安全隐患。

本发明适用于锅炉炉膛受热面为垂直管屏式水冷壁，炉墙四周下部水冷壁出口存在温度测点，包括且不限于四角切圆锅炉炉膛、墙式切圆锅炉炉膛和双切圆锅炉炉膛等。

具体方案如下，一种锅炉炉膛火焰中心位置监控方法，所述监控方法包括：

1)建立炉膛热负荷与炉膛火焰中心位置的预测模型；

2)建立炉膛热负荷与水冷壁壁温之间的计算模型，该计算模型根据炉膛内传热的特点，主要考虑辐射传热；

3)建立锅炉不同负荷、一次风量和风温、二次风量和风温下炉膛热负荷分布与水冷壁壁温分布相对应的数据库；

4)现场提取实际水冷壁出口壁温测量数据和锅炉负荷、燃煤量、一二次风量；

5)根据实际水冷壁壁温测量值，调用数据库，差值读取热负荷数值，并计算炉膛三维热负荷分布；

6)利用2)所建炉膛热负荷与水冷壁壁温之间的计算模型，重新计算水冷壁壁温，判断其与测量值的平均误差是否满足要求；设置一定的误差阈值，判断壁温计算值与测量值的平均误差是否大于所设阈值，若是，则计算结束，输出热负荷分配曲线；若否，则继续调用数据库数据，进行迭代及误差判别；

7)根据计算所得热负荷分布，利用1)所建热负荷与火焰中心位置的预测模型，得到实际炉膛火焰中心位置，并图形显示火焰中心在炉膛内的状态，判断火焰中心是否偏斜；设置一定的火焰中心位置偏移量阈值，判断火焰中心位置偏移量是否大于所设阈值，若是，则计算结束，输出热负荷分配曲线；若是，则系统报警，提示偏斜区域并给出运行调整方案，再继续采集炉膛下水冷壁壁温。若否，则继续监测炉膛火焰中心位置。