本发明涉及一种掺氢燃烧设备火焰当量比自动控制系统及控制方法，该控制系统包括炉膛，与该炉膛相连通的燃烧器，与该燃烧器相连通的燃气流量控制器和鼓风机，该燃气流量控制器与外部掺氢天然气配送管道相连通；该炉膛侧面开设有透镜组件，该透镜组件通过光纤与至少一个光传感器连接；以及具有一控制单元，该光传感器与控制单元之间信号连接，该控制单元与燃气流量控制器和鼓风机之间控制连接。通过火焰光谱在某几个波长的化学发光强度，利用其与火焰当量比的对应关系，对火焰当前的实际当量比进行实时的监测，从而使火焰当量比保持在最佳工作点，获得较优的燃烧品质。