锅炉燃烧过程综合检测与控制技术——电力技术成果推荐

锅炉燃烧过程综合检测与控制技术项目成果，开发基于红外测温的炉膛燃烧温度测量装置，并以数字图像处理技术为基础，通过燃烧状态的二维数字化测量，提取能有效表征燃烧状况的特征参量，且与燃烧温度场、炉膛出口温度、飞灰含碳和NOX等其他燃烧状态信息相结合，实现炉膛燃烧状态的有效监测。运行人员或控制系统可利用本项目燃烧状态监测装置检测到的单个燃烧器出口燃烧火焰的火嘴燃烧黑龙长度、火嘴燃烧火焰扩散角、火嘴燃烧混合强度判断出火嘴的燃烧状态，进行有针对性的调整，实现锅炉燃烧过程优化，最终达到节能减排的目的。

基于锅炉燃烧状态综合检测技术，通过检测燃烧火焰的红外辐射，测量炉膛火焰温度，不用割管、弯管，直接安装在炉壁的任意区域上，连续在线监测炉膛各个特征区域的燃烧火焰温度。通过火焰图像及信息融合数字化技术、量化火嘴燃烧状态，测量出燃烧黑龙尺度、煤粉与炉内热流混合效果、燃烧稳定性参数。

通过数字化的锅炉燃烧状态的直接参数，能精确定位、针对性调整可以达到：

1、预防锅炉灭火、爆燃、放炮；

2、使炉膛接近理想化燃烧，提高锅炉经济性；

3、缩短启、停时间；

4、提高锅炉适应煤种变化的能力。

5、结焦控制；

6、在深度调峰时预防锅炉灭火、爆燃，支持火电机组灵活性调节。

该成果成功应用于鹤淇2×660MW超超临界机组，现场安装示意图如下所示。

现场应用中，机组在400MW下炉膛A/B/C三层的温度变化趋势和机组负荷、给煤量等运行参数变化趋势分别如图5、图6所示。

图5 机组在400MW下炉膛A/B/C三层的温度变化趋势图

图6 机组负荷、给煤量、炉膛温度变化趋势图

图7 燃烧火焰状态监测于参数设置操作画面

针对已有的应用案例，鹤淇2×660MW超超临界机组2016年“比未采用此项技术的同类电厂节油60%”；增加贫煤、劣质煤参烧比例，在燃用劣于校核煤种的燃煤时，基于准确的燃烧状态参数监控，通过针对性的调整达到安全、稳燃；超低负荷燃烧适应性（短期）测试试验，最低负荷达到127MW，达到额定负荷的19.2%；2016年全年合计产生了3306万元的直接效益（包括节油、锅炉效率高于设计值、参烧劣质煤等产生效益）。

成果团队依托控制与计算机工程学院的模式识别与智能系统二级学科，已有近20年的发展历史。拥有博士学位授予权。现有教授6人，副教授2人，工程师1人，其中硕士生导师2人，博士生导师4人。在读博士研究生11人，硕士研究生50人。

团队长期致力于电厂燃烧检测、电力行业特种机器人及相关技术研究，近年来，承担国家自然基金项目3项，横向科研课题6项，参与国网变电站智能运检项目1项，获得省部级科技进步奖3项，自主研发锅炉数字化燃烧监控装置、隧道电缆机器巡检实验模型系统，飞行机器人仿真实验平台，自主研发变电站巡检机器人1种，以及无人旋翼飞行器等控制算法数种，申请国家专利50余项，发表研究论文150余篇，主持起草电力行业标准1项，参与起草3项。

主要完成人：杨国田、刘禾