【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于sofc发电系统，尤指一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置控制器及控制方法。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，sofc)发电系统燃烧器是系统热管理的关键设备，承担启动升温、稳定发电时回收电堆出口残余化学能的功能。
2、sofc从启动到稳定发电过程，燃烧器需经历启动点火、低热应力升温小流量燃料燃烧、通水工况原燃料+水蒸气燃烧、重整工况部分重整燃料+水蒸气燃烧、重整工况完全重整燃料燃烧、发电工况部分拉载燃烧、发电工况完全拉载燃烧。sofc燃烧器经历工况复杂，燃料流量、组分、入口温度以及空气的组分和入口温度均随工况发生变化。sofc燃烧器可靠稳定运行对发电系统至关重要。
3、通过热电偶温度变化判断燃烧状态是非常经济、简单和有效的方法，但相较于其它领域如石化、煤化工、锅炉等燃烧器，sofc燃烧器具有如上所述工况范围宽，各工况燃烧状态差异大，燃烧状态识别和控制复杂的难度。还具有燃料热值低(发电工况低至0.8mj/m3以下)、入口温度高(发电工况～750℃)、过量空气系数大(全工况15～60)等特点。表现出来的现象是，燃烧前后温升较小，稳定发电工况～100℃，低热应力升温小流量燃料燃烧工况～30℃。这就导致了(再)点火成功或熄火后，由于温差小，且因低压差运行要求，燃烧器内气流速度偏低，热电偶显示的温度变化速率大多数情况下＜±2℃/s，这对于燃烧状态的快速准确的识别带来挑战，而采用其它方法如火焰可视化技术等受高温限制，即便通过水冷等方式实现也会造成成本高昂、
4、此外，由于sofc发电系统在通水工况时因通水会对燃烧产生冲击，燃烧温度会有先升后降再上升平稳过程，一方面，该过程极易造成熄火，另一方面温度快速下降时会有“假熄火”现象容易误判。
技术实现思路
1、针对固体氧化物燃料电池发电系统燃烧器宽工况运行过程中易发生熄火或点火、总体温度变化率低、冲击作用下燃烧器温度快速波动问题，本专利技术提供一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置控制器及控制方法，可快速、准确实现燃烧状态判断，并作出(再)点火判断，大幅提高了燃烧器乃至发电系统的运行可靠性。
2、根据本专利技术的一方面，提供一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置的控制器，包括：cpu控制模块，分别与cpu控制模块电连接的ad转换模块和点火控制模块，
3、所述ad转换模块具有转换模块接收端和转换模块输出端，所述转换模块接收端接收控制器外部的检测传感器单元传输来的燃烧器出口温度、燃料流量、水流量、空气流量及系统发电功率的模拟信号，所述模拟信号经过ad转换模块转换后由转换模块输出端输出数字信号；
4、所述cpu控制模块用于接收操作者给出的燃烧和非燃烧运行指令，通过分析ad转换模块输出的数字信号，判断当前燃烧器的燃烧状态，并发送点火控制指令；
5、所述点火控制模块用于依据cpu控制模块输出的点火控制指令进行控制器外部的点火装置的开关控制，以对燃烧器点火或熄火后再点火或维持燃烧状态。
6、一些技术方案中，所述点火控制模块包括第一点火继电器与第二点火继电器，所述点火装置包括设于燃烧装置内的第一点火器和第二点火器，所述第一点火继电器与所述第一点火器的连接电路上设有第一点火变压器，所述第二点火继电器与所述第二点火器的连接电路上设有第二点火变压器。
7、一些技术方案中，所述检测传感器单元包括若干温度传感器，用于测量燃烧器出口中心点温度；燃料流量传感器，用于监测发电系统燃料流量；水流量传感器，用于监测发电系统重整反应原料水流量；以及空气流量传感器与系统发电功率计；和/或，
8、所述控制器的外部设置电源，
9、所述cpu控制模块、ad转换模块及点火控制模块均与所述电源电连接。
10、根据本专利技术的另一方面，提供一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置的控制方法，包括以下步骤：
11、接收操作者给出的燃烧和非燃烧运行指令；
12、分析燃烧器出口的若干温度传感器，及发电系统的燃料流量传感器、水流量传感器、空气流量传感器和系统发电功率计传输来并经ad转换模块转换的数字信号，判断当前燃烧器的燃烧状态，控制点火控制模块对点火装置进行开关控制。
13、一些技术方案中，所述燃烧状态的判断步骤包括燃烧器出口中心温度赋值过程和燃烧器状态判定过程；
14、所述燃烧器出口中心温度赋值过程包括燃烧器出口中心温度的采集，特定时间内温升率的计算，及依据计算得到的温升率数据对燃烧器出口中心温度进行赋值的步骤；
15、所述燃烧器状态判定过程包括判定燃烧状态为“燃烧中”或“非燃烧”。
16、一些技术方案中，所述的燃烧器出口中心温度赋值过程具体为：
17、采集燃烧器出口中心温度ta[t]和tb[t]，计算平均值t0[t]＝(ta[t]+tb[t])/2；
18、计算20s平均温升率meanδt[t]＝(t0[t]–t1[t-19])/20；
19、若t-1时刻燃烧状态为“燃烧中”，且meanδt[t]>y，则t1[t]＝t1[t-1]+y；若meanδt[t]<-y，则t1[t]＝t1[t-1]-y；其余，t1[t]＝t0[t]，其中，y为温度阈值，取值范围为：0.2±0.3℃/s；
20、若t-1时刻燃烧状态为“非燃烧”，则t1[t]＝t0[t]。
21、一些技术方案中，还包括步骤：
22、每次采集到燃烧器出口中心温度后，先进行温度传感器的状态判断；
23、若测点显示状态均为正常，则取各测点检测温度的均值；若部分测点显示状态为异常，且异常测点有备份，则取正常测点检测温度的均值；若测点显示状态均为异常，且异常测点无备份，则进行传感器报警提醒。
24、一些技术方案中，所述的燃烧器状态判定过程具体为：
25、计算温升率特征值x＝(38×(fm燃料-pe/η/0.58))/(0.0018×(fm燃料+1.24fm水+fm空气))/ε，式中，fm燃料、fm空气分别为燃料、空气的流量，slm；fm水为水流量，ml/min；pe为发电功率，kw；η为电堆发电效率，取值范围为：0.55～0.65；ε为影响系数，取值范围为：75～100；
26、若meanδt[t]<-x[t]，或
27、[t-1]时刻为“非燃烧”状态，且meanδt[t]<x[t]，且t0[t]<t0[t-19]+2，
28、则判断为“非燃烧”状态；
29、不满足“非燃烧”状态条件的，为“燃烧中”状态。
30、一些技术方案中，所述点火控制模块包括多个点火继电器，
31、所述的控制点火控制模块对点火装置进行开关控制的具体步骤为：
32、当接收到操作者给出的非燃烧运行指令时，控制点火继电器均不与点火装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置的控制器，其特征在于，包括：CPU控制模块，分别与CPU控制模块电连接的AD转换模块和点火控制模块，
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，
4.一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
10.一种固体氧化物燃料电池发电系统的燃烧装置，其特征在于，包括燃烧器、检测传感器单元、点火装置、电源，及权利要求1-3任一所述的控制器，
【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置的控制器，其特征在于，包括：cpu控制模块，分别与cpu控制模块电连接的ad转换模块和点火控制模块，
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，
4.一种固体氧化物燃料电池发电系统燃烧装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙春华，王林涛，李海亮，杜忠选，石汪权，王书恒，周耀东，杨振威，邓笔财，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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