[发明专利]一种预测燃烧室内局部最高温度的方法

说明书

本发明公开了一种预测燃烧室内局部最高温度的方法。首先获取基础特性参数，包括燃烧室的定性容积V和截面积F、过量空气系数α、二次风率β、燃料供给量D、燃料热值等，然后通过热电偶测量获得相应的温度分布，并根据温度分布获取局部最高温度Tmax。基于机理模型和数据分析建立燃烧室局部最高温度预测函数形式Tmax＝F(x1、x2、x3、α、β)，并对预测函数F进行标定，获得具有具体形式的预测函数，并用于预测燃烧室内局部最高温度。本发明具有预测准确率高、便于集成到DCS或者PLC系统，使用方便、友好等优点。

技术领域

本发明涉及预测燃烧温度的方法，尤其涉及一种预测燃烧室和料层内局部最高温度的方法，特别适合于多种垃圾混烧、生物质燃烧、煤燃烧等领域。

背景技术

垃圾焚烧已成为中国生活垃圾处理的主流工艺，同时，中国工业有机固废产量逐年增加，这些有机固废种类多、处置难、潜在环境污染严重，亟待解决。如果充分发挥垃圾焚烧设施处置能力和优势，利用垃圾焚烧设备协同处置工业有机固废，则既可有效利用焚烧设施产能，又能处置工业有机固废，不仅具有显著的经济、环境和社会效益，也是实现“无废城市”的重要手段。

垃圾分类后组分、产量及热值变化明显，特别是热值增加较多。任何固废在燃烧室内燃烧，都要经历干燥、热解、固定碳燃烧燃烧、挥发分燃烧、燃尽等几个阶段，这是共同的，但燃烧室内的燃烧过程组织不同，燃烧过程也会略有差异，比如流化床燃烧和炉排燃烧过程就有显著的不同，其干燥、热解、燃烧过程不同也导致温度分布不同。另外，分类垃圾和有机固废自身在挥发分、固定碳、水分、热值方面等存在较大差异，因而燃烧过程必然不同。典型的工业有机固废热值较高，在协同焚烧时会引起燃烧室内燃烧组织的差别，导致炉膛或炉排局部温度快速飞升或者升高幅度超限，严重时可烧毁炉排。

归纳而言，燃烧室内局部最高温度变化可定义为“飞温”，这种飞温包含两个基本特征：1)升温速率较快，可能超过5℃/s，当飞温发生时操作人员很难及时采取动作抑制升温速率；

2)升温幅度过高，可能超过50％，升温幅度越高产生的危害性越大。“飞温”可能与以下因素均有关联：1)几何结构因素，包括燃烧室结构、烟气流动导向方式、烟气冷却形式、炉拱布置、余热锅炉结构等的影响；2)混合燃料的总体热值、燃料中个别组分的热值、混合程度；

3)配风情况，即过量空气系数、二次风率等因素；4)负荷情况，比如容积热负荷、截面热负荷、炉排热负荷等；5)其他一些偶然因素，比如局部漏风、炉排局部卡涩、偏烧等。

为了主动采取措施提前避免燃烧室内(包括炉膛或者炉排内)局部高温的产生，需要一种在线预测燃烧室局部最高温度的方法。

发明内容

本发明提供一种在线预测燃烧室局部最高温度的方法，旨在根据燃烧室几何因素、燃料热值、配风情况、负荷情况以及其他因素预测燃烧室内的局部最高温度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种预测燃烧室内局部最高温度的方法，燃烧室内设置有若干热电偶，包括：

获取燃烧室几何特征参数，包括燃烧室的定性容积V和定性截面积F；

获取燃料热值特征参数，包括燃料热值Qmix和Qmax；

获取配风参数，包括燃烧室过量空气系数α、二次风率β；

获取负荷参数，包括燃料供给量D；

获取燃烧室局部最高温度测量参数：通过所述热电偶获得相应的温度分布，并根据温度分布获取局部最高温度测量值Tmax；

对获取的参数进行无量纲化，得到最小负荷指数x1＝D*Qmix/V，最大负荷指数x2＝D*Qmax/F，燃料不均匀指数x3＝Qmax/Qmix；