CN102297452A

CN102297452A - 一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统

Info

Publication number: CN102297452A
Application number: CN2011102050514A
Authority: CN
Inventors: 宋群
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2011-12-28

Abstract

本发明涉及一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统，包括燃烧优化控制系统、锅炉和燃料改良添加系统，所述燃烧优化控制系统与锅炉之间通过一个锅炉接口模块相连接，燃料改良添加系统通过信号线与燃烧优化控制系统相连接，所述燃料改良添加系统通过输送线与锅炉相连接，在所述锅炉内设有控制系统、数据采集系统和空气预热装置。本发明解决了现有条件下如何使锅炉燃烧效率最大的问题——全自动燃烧优化技术可使锅炉热效率提高2～5％，并且明显降低飞灰量和飞灰含碳量，有限现场的热效率可高于5％。

Description

一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统

技术领域

本发明涉及一种燃烧节能控制系统，具体地说是一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，我国煤炭的84％用于直接燃烧，由于燃煤设备和燃烧技术相对落后，因而带来了燃烧效率不高和环境污染严重两大问题。以工业锅炉为例，我国现有燃煤工业锅炉52万台以上，每年耗煤占煤炭生产总量的35％，但平均的锅炉效率只有60％，比先进国家80％的效率低20个百分点以上，仅此一项，每年浪费原煤近1乙吨，主要原因在于：1)多数工业锅炉为链条炉。本身设计热效率偏低。层燃炉的燃烧过程对煤种和颗粒度有一定的要求，而在我国目前的条件下，往往煤的供应不能满足设计煤种特性和颗粒度的要求；2)我国供应工业锅炉的商品煤，均是未经洗选的原煤，因此从煤的供应角度上看，不能满足链条炉高效燃烧的要求；3)管理和运行水平低；4)不能严格执行环保法对工业锅炉排放的要求，同时缺乏促进改进工业锅炉效率和减少污染物排放的“驱动力”。我国绝大部分大气污染物是由煤燃烧引起的。因此，提高效率，减少污染，是我国今后发展燃煤技术的根本指导思想。由于小型锅炉燃烧效率低，污染排放较严重，已渐渐走向被企业拆除，被市场淘汰的边缘。但是，我们也知道，国家倡导拆除小型锅炉本身也存在许多无奈，因为毕竟这些锅炉尚未达到报废年限，拆除后势必造成资产浪费；另外，新建大型锅炉，本身也是在消耗金属和矿产资源，对环境也是种变相的破坏。因此，如何在现有的条件下，提升小型锅炉燃烧效率，降低污染物排放，才是国家所真正倡导的。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出了一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统，所述控制系统解决了现有条件下如何使锅炉燃烧效率最大的问题——全自动燃烧优化技术可使锅炉热效率提高2～5％，并且明显降低飞灰量和飞灰含碳量，有限现场的热效率可高于5％。

本发明的技术方案为：一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统，包括燃烧优化控制系统、锅炉和燃料改良添加系统，所述燃烧优化控制系统与锅炉之间通过一个锅炉接口模块相连接，燃料改良添加系统通过信号线与燃烧优化控制系统相连接，所述燃料改良添加系统通过输送线与锅炉相连接，在所述锅炉内设有控制系统、数据采集系统和空气预热装置。

所述燃烧优化控制系统与锅炉接口模块通过信号线相连接。

所述锅炉接口模块与锅炉通过信号线相连接。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明解决了现有条件下如何使锅炉燃烧效率最大的问题——全自动燃烧优化技术可使锅炉热效率提高2～5％，并且明显降低飞灰量和飞灰含碳量，有限现场的热效率可高于5％。

2)本发明在一定程度上解决了锅炉对环境的污染问题——它既满足了燃料的充分燃烧，也保证了锅炉的稳定燃烧，有效地解决了烟囱冒黑烟和SO₂，因燃烧温度控制不稳而过量生成的环保问题。

3)本发明极大地降低了工人的劳动强度——它打破了锅炉长期以来基本处于人工操作的局面，生产效率显著提高。

4)它明显地延长了锅炉的大修周期——系统使锅炉生产运行更加平稳和更加安全。

5)热效率改造后比改造前有明显提高，当改造前热效率在65％以下时，普遍提高10％或10％以上。节煤率为10％～30％。

6)排放减少，粉尘、炉渣、SO₂排放均大幅度降低，净化了周边环境。

7)大大减少了烟气热量的排放，降低了污染。

8)鼓、引风，粉碎，输送等机械动力降低，节电10％-30％。延长了引风机的使用寿命。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明功能结构示意图。

图2为本发明锅炉结构示意图。

图中，1、燃烧优化控制系统；2、信号线；3、锅炉接口模块；4、燃料改良添加系统；5、输送线；6、锅炉；7、水汽分离器；8、蒸汽管；9、控制系统；10、数据采集系统；11、电机控制单元；12、水泵；13、烟囱；14、烟囱风机；15、除尘装置；16、鼓风机；17、节煤系统；18、炉排、19、内炉；20、进料口；21、空气预热装置。

具体实施方式：

参见图1所示，本发明包括燃烧优化控制系统1、锅炉6和燃料改良添加系统4，所述燃烧优化控制系统1与锅炉6之间通过一个锅炉接口模块3相连接，燃料改良添加系统4通过信号线2与燃烧优化控制系统1相连接，所述燃料改良添加系统4通过输送线5与锅炉6相连接，在所述锅炉6内设有控制单元。

参阅图2所示，锅炉6包含控制系统9、数据采集系统10和空气预热装置21，所述控制系统9通过信号线2与锅炉接口模块3相连接，并能与燃烧优化控制系统1通讯。锅炉6工作原理为：经过燃料改良添加系统4的可燃煤通过输送线5进入锅炉6内的进料口20，通过进料口20进入炉排18，与此同时，由鼓风机16吹送的高温热气进入空气预热装置21，空气预热装置21的出口与炉排18相通，于是，进入炉排18的可燃煤瞬间即达到高温，利于燃烧，节省能源，在炉排18的上部安装有内炉19，在内炉19的上端设有水汽分离器7，经过水泵12的循环水流经节煤系统17后进入水汽分离器7，在这里，与高温产生的蒸汽混合，经过水汽分离器7分离后，高温蒸汽从蒸汽管8排出；数据采集系统10通过控制线与控制系统9相连接，数据采集系统10通过信号线与电机控制单元11相连，电机控制单元11控制水泵12、除尘装置15、烟囱风机14和鼓风机16，数据采集系统10控制电机控制单元11和各个传感器和各个阀门。烟囱风机14的出口为烟囱13。

该系统是以现代控制为主线，贯穿各个成熟的技术项目及版块，从燃料改良添加系统4、锅炉6的结构、燃烧优化控制系统1这三个大的方面，对锅炉6实施复合式的集优改造。

1)燃料改良添加系统4利用燃煤改良剂提升煤的显热和煤的化学能品味，使其点燃阶段吸热量降低，放热阶段热值增高。而区别于其它改良剂的最关键的不同是：我们将工业自动化技术和过程控制技术引入到改良剂的整个制配、稀释和添加过程中，根据焦炭报告，对改良剂的各个有效组分进行针对性的配制，使改良剂的组分随着焦炭的不同“自动”变换。真正做到有的放矢，暨实现了对煤改良的定向定量控制。

2)锅炉6的结构方面：设置了控制系统9，并使用新型功能材料，使炉膛内壁、前拱的热反射量提高，热辐射增强，减少锅炉炉体的热散失。同时，使得燃煤在进入炉体后，被迅速预热，降低新入燃煤点燃过程中所消耗的能量。而功能材料本身还带有许多小孔道，这些孔道会在炉膛内造成二次功能风，形成湍流，使得炉膛内飞灰被吸入材料内孔室中燃尽，进一步提高炉温。

3)燃烧优化控制系统1加设一套基于DCS的优化燃烧系统，在DCS集中控制、协调管理的基础功能之上，将影响锅炉燃烧的：炉膛负压、给煤、风量、空气过剩系数等因素通过构建一定的函数关系将其关联到一起，并利用现代控制理论当中的模糊控制和优化自寻优技术对风煤比这一影响燃烧效果的核心要素进行预制式分析和最优式调节，达到最经济、最稳定、最安全的燃烧。

另外，我们还借助现代通讯及计算机技术实现了以上各个环节的相互数据交换及远程通讯。在建立信息化的基础上，突破了过去节能减排项目的单项化，开启了流程工业全过程的复合连贯式的、整体的、统一的广义锅炉燃烧优化节能控制。

本发明的特点：

1)运用世界最前沿的燃料高效稳定燃烧理论，即燃料燃烧的化学能品位与物理能品位阶梯利用理论，可以控制燃料以最佳燃烧属性燃烧，不但可以实现燃料的稳定燃烧，而且可以实现燃烧效率的最大化。拥有西屋自主产权的、带控制的XW-燃料改良剂自动添加流水线及自有专利的复合式添加方式，打破了国内改良添加系统无控制的空白。实现了高的添加效率及改良设备的使用效率，并关键的突破了改良剂量与煤量变化的控制以及煤质变化与改良剂组份变化的控制。使改良剂发挥出应有的效能。

2)引进成熟的激活能量物质新材料替换原锅炉的某些材料的锅炉内新材料节能技术。

3)先进的自动化信息化控制系统和控制策略，可以实时获取锅炉燃烧的各种信息，在确保锅炉高效、稳定运行的前提下，将燃烧信息及时反馈给燃料源头优化系统，以实现源头燃料燃烧属性的调整，使提供给锅炉的燃料具有最佳燃烧属性。燃料源头优化系统引进了带预置控制的燃料基因改良剂(在国内首创)，通过控制燃料基因改良剂的颗粒成份、形成的时间、颗粒的形状及颗粒的大小，可定量控制燃料的化学能品位和物理能品位，以确保燃料燃烧的化学能品位与物理能品位阶梯利用，实现最佳的燃烧性能。

4)信息资源循环利用实现终极目标。燃料在追求放热燃烧效率最高的情况下，同时实现它相对锅炉燃烧的稳定性，这时锅炉燃烧效率的最大值才是真正的最大值，才能形成真正的燃烧稳定性，才能实现整体效率的最大化，利用燃料属性改变原理、利用可实现的手段对燃料及燃烧过程同时进行优化、自动化、信息化的改造，即为广义锅炉燃烧优化节能控制系统。

Claims

1.一种广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统，其特征在于：包括燃烧优化控制系统、锅炉和燃料改良添加系统，所述燃烧优化控制系统与锅炉之间通过一个锅炉接口模块相连接，燃料改良添加系统通过信号线与燃烧优化控制系统相连接，所述燃料改良添加系统通过输送线与锅炉相连接，在所述锅炉内设有控制系统、数据采集系统和空气预热装置。

2.根据权利要求1所述的广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统，其特征在于：所述燃烧优化控制系统与锅炉接口模块通过信号线相连接。

3.根据权利要求1或2所述的广义锅炉燃烧整体优化节能复合控制系统，其特征在于：所述锅炉接口模块与锅炉通过信号线相连接。