电站锅炉火焰中心位置监测方法
技术领域
本发明涉及电站锅炉监测领域，具体涉及一种电站锅炉火焰中心位置监测方法。
背景技术
锅炉是火力发电企业主要的生产设备，锅炉运行的经济性和稳定性，关系着发电企业的竞争力和安全性。如何提高火力发电机组的效率，降低能耗业已成为火电厂技术改造的当务之急。锅炉系统是一个复杂的控制系统，其中燃烧系统是一个多输入、多输出、强耦合、多干扰、大滞后和难于建立精确的数学模型的控制对象，同时也是火力发电设备安全和经济运行的关键因素。所以，确定火焰中心位置，对于判断炉内燃烧状况并指导燃烧调整十分重要。
现在的电站锅炉运行，无炉膛火焰中心位置的测量装置，无法得知炉膛内实际燃烧状况，只能通过水冷壁壁温和尾部受热面金属壁温和过、再热汽温来间接判断火焰中心的相对位置，不仅不直观，而且壁温和汽温的变化严重滞后于火焰(烟气)温度变化，不利于燃烧调整，影响锅炉经济性和安全性，现有技术中，如申请号为CN201710151752.1的中国发明专利公开了一种锅炉炉膛火焰中心位置监控方法，其建立了炉膛热负荷与炉膛火焰中心位置的预测模型，根据炉膛内传热特点，建立炉膛热负荷与水冷壁壁温之间的关系以及炉膛热负荷分布与水冷壁壁温分布相对应的关系，其实质就是利用炉膛水冷壁的壁温来预测火焰中心位置。一方面，壁温高的地方不一定代表热负荷高及烟气温度高，另一方面壁温的反应严重滞后于烟温(火焰温度)的变化，调节性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中锅炉火焰中心位置监测不准的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电站锅炉火焰中心位置监测方法，包括如下步骤：
s1、布置测温元件：
锅炉炉膛中等间距设置有n层燃烧器，锅炉炉膛包括四面墙体，在锅炉炉膛中自下而上等间距设置若干层测温元件，每层包括四个测温元件，每层中的四个测温元件分别位于每面墙的中间，至少有一层测温元件不高于最下层燃烧器所在的位置，最上层燃烧器上方设置至少两层测温元件；
s2、计算每层测温元件的平均温度Ti：
将每层中所有测温元件测得的温度相加，然后除以每层测温元件的数量，得到每层测温元件的平均温度Ti；
s3、测温元件温度与平均温度Ti求差：
将每层的各个测温元件温度与该层平均温度Ti求差，其绝对值大于T1℃，则舍弃此点，计算剩余三个测温元件的平均温度作为该层的平均温度；
s4、计算相邻m层测温元件平均温度Ti的平均值TAVR：
将相邻m层测温元件的平均温度Ti相加后除以m，得到相邻m层测温元件的平均温度TAVR，取相邻m层测温元件平均温度TAVR最高的一组，该组中平均温度Ti最高的一层测温元件所处位置即为锅炉火焰中心位置。
本发明中的电站锅炉火焰中心位置监测方法，通过测量锅炉炉膛燃烧器区域的火焰温度，然后根据检测的温度计算火焰中心位置，锅炉火焰中心位置监测较为准确，不仅可以指导燃烧器的配风和运行，避免燃烧不合理，优化锅炉燃烧经济性，而且可以通过改变火焰中心位置来调整再热汽温。
优化的，步骤s1中：
对于四角切圆燃烧锅炉，相邻两层测温元件之间的间距与相邻两层燃烧器之间的间距相等；
对于对冲燃烧锅炉，相邻两层测温元件之间的间距等于相邻两层燃烧器之间间距的一半。
优化的，最下层燃烧器所在位置设置一层测温元件。
优化的，最下层燃烧器下方设置一层测温元件。
优化的，最上层燃烧器上方设置两层测温元件。
优化的，所述测温元件采用红外测温元件。
优化的，当测温元件测得的温度数值超过正常温度范围，则对离该测温元件最近的燃烧器及配风进行调整，直至所有测温元件测得的温度数值处于正常温度范围内。
通过测温元件可以监控单个燃烧器的燃烧情况，若发现单个燃烧器附近温度异常，可以尽快调整，避免燃烧器烧损及炉膛燃烧恶化。
优化的，锅炉正常燃烧时，当某一测温元件测得的温度低于500℃或高于2000℃，或者其与同层测温元件平均温度Ti相差超过T1，则对该测温元件进行更换，直至所有测温元件测得的温度数值处于正常温度范围内。
优化的，步骤s3中T1取值范围为100-300。
优化的，步骤s4中，m取值范围为2-4。
本发明的优点在于：
1.本发明中的电站锅炉火焰中心位置监测方法，通过测量锅炉炉膛燃烧器区域的火焰温度，然后根据检测的温度计算火焰中心位置，锅炉火焰中心位置监测较为准确，不仅可以指导燃烧器的配风和运行，避免燃烧不合理，优化锅炉燃烧经济性，而且可以通过改变火焰中心位置来调整再热汽温。
2.通过测温元件可以监控单个燃烧器的燃烧情况，若发现单个燃烧器附近温度异常，可以尽快调整，避免燃烧器烧损及炉膛燃烧恶化。
附图说明
图1为本发明实施例中锅炉炉膛的剖面示意图；
图2为本发明实施例中锅炉炉膛的俯视示意图；
其中，锅炉炉膛-1、燃烧器-2、测温元件-3、数据传输线-4、火焰中心位置计算模块-5、水平烟道-6、水平烟道烟气流向-7、尾部烟道-8。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种电站锅炉火焰中心位置监测方法，包括如下步骤：
s1、布置测温元件3：
如图1所示，锅炉炉膛1中等间距设置有n层燃烧器2，燃烧器2层数根据实际锅炉情况设置，锅炉炉膛1包括四面墙体，在锅炉炉膛1中自下而上等间距设置若干层测温元件3，每层包括四个测温元件3，每层中的四个测温元件3分别位于每面墙的中间，至少有一层测温元件3不高于最下层燃烧器2所在的位置，最上层燃烧器2上方设置至少两层测温元件3；所述测温元件3采用红外测温元件，红外测温元件为现有技术，市购即可。
进一步的，最下层燃烧器2所在位置设置一层测温元件3，或者，最下层燃烧器2下方设置一层测温元件3。
进一步的，最上层燃烧器2上方设置两层测温元件3。
对于四角切圆燃烧锅炉，相邻两层测温元件3之间的间距与相邻两层燃烧器2之间的间距相等，现有技术中，四角切圆燃烧锅炉中的燃烧器2位于墙体的拐角处。
对于对冲燃烧锅炉，相邻两层测温元件3之间的间距等于相邻两层燃烧器2之间间距的一半，现有技术中的对冲燃烧锅炉，前后墙的墙上每层设置偶数个燃烧器2，偶数个燃烧器2关于墙体中间对称布置。
若现有技术中的对冲燃烧锅炉，前后墙墙上每层设置奇数个燃烧器2，当测温元件3的布置位置与每层最中间的燃烧器2发生干涉时，则前后墙上布置的测温元件3应避开每层最中间燃烧器2，布置于每层最中间燃烧器2和临近燃烧器2的中间位置即可，此处的临近燃烧器2指的是与每层最中间的燃烧器2左侧或者右侧相邻的燃烧器2。
如图1、2所示，本实施例以四角切圆燃烧锅炉进行举例，锅炉中烟气自水平烟道6沿水平烟道烟气流向7流至尾部烟道8，测温元件3通过数据传输线4与火焰中心位置计算模块5连接，这里的计算模块5，就是指利用本方案中提出的计算方法，用电脑编程，根据测温元件3的结果，直接判断输出火焰中心位置。
四角切圆燃烧锅炉中相邻两层燃烧器2之间的间距为△x米，△x大小根据实际情况设置，本实施例中相邻两层测温元件3之间的间距与相邻两层燃烧器2之间的间距相等，即相邻两层测温元件3之间的间距也为△x米，本实施例中，在最下层燃烧器2所在位置设置一层测温元件3，向上每隔△x米设置一层测温元件3，即每层测温元件3与对应层的燃烧器2等高，然后在最上层燃烧器2上方设置两层测温元件3，则测温元件3共计n+2层，一共4×(n+2)个测温元件3。
s2、计算每层测温元件3的平均温度Ti：
利用火焰中心位置计算模块5进行计算，将每层中所有测温元件3测得的温度相加，然后除以每层测温元件3的数量，得到每层测温元件3的平均温度Ti；
具体的，将每层测温元件3自下而上进行编号，对应层的编号为i，最下层i为1，最上层i为n+2，每层测温元件3所在墙体按照前墙、左侧墙、后墙、右侧墙分别编号A、B、C、D，则第i层处在前墙、左侧墙、后墙、右侧墙上的测温元件3的温度依次为T(A，i),T(B，i),T(C，i),T(D，i)，则每层测温元件3的平均温度Ti如下：
Ti＝AVRAGE{T(A，i),T(B，i),T(C，i),T(D，i)}(i＝1，2，3…，n+2)
s3、测温元件3温度与平均温度Ti求差：
将每层的各个测温元件3温度与该层平均温度Ti求差，其绝对值大于T1℃，则舍弃此点，计算剩余三个测温元件3的平均温度作为该层的平均温度；T1取值范围为100-300，本实施例中T1取100。
此步骤中的具体函数为：
F(j，i)＝|T(j，i)-Ti|(j＝A，B，C，D；i＝1，2，3…，n+2)
其中F(j，i)表示第i层编号为j的墙体上的测温元件3温度与平均温度Ti求差之后的绝对值。
s4、计算相邻m层测温元件3平均温度Ti的平均值TAVR：
将相邻m层测温元件3的平均温度Ti相加后除以m，得到相邻m层测温元件3的平均温度TAVR，取相邻m层测温元件3平均温度TAVR最高的一组，该组中平均温度Ti最高的一层测温元件3所处位置即为锅炉火焰中心位置，m取值范围为2-4，本实施例中，m取值为3。
具体函数为：
TAVRi＝MAX[AVRAGE{Ti,Ti+1,Ti+2}](i＝1，2，3…，n)
然后经过计算得到TAVRa最大，此时i＝a，则相邻的三层测温元件3平均温度分别为：Ta、Ta+1、Ta+2，然后经过以下函数运算，得到此三层测温元件3中平均温度最高的一层：
TMAXb＝MAX{Ta，Ta+1，Ta+2}(常数b为三层中平均温度最高的一层)
则火焰中心距离最下层测温元件3的高度为：
Fb＝(b-1)*△x
利用火焰中心位置计算模块5计算火焰中心位置，不仅可以指导燃烧器2的配风和运行，避免燃烧不合理，优化锅炉燃烧经济性，而且可以通过改变火焰中心位置来调整再热汽温，并建立火焰中心位置Fb与再热汽温T再热之间的函数关系，T再热{Fb}＝f{Fb}。
进一步的，当测温元件3测得的温度数值超过正常温度范围，则对离该测温元件3最近的燃烧器2及配风进行调整，直至所有测温元件3测得的温度数值处于正常温度范围内。此处的超过正常温度范围指的是测温元件3与同层相邻测温元件3温差超过200℃。
进一步的，锅炉正常燃烧时，当某一测温元件3测得的温度低于500℃或高于2000℃，或者其与同层测温元件3平均温度Ti相差超过T1，则对该测温元件3进行更换，直至所有测温元件3测得的温度数值处于正常温度范围内。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
