CN103062790A

CN103062790A - 加热炉内燃烧控制方法

Info

Publication number: CN103062790A
Application number: CN2012105966781A
Authority: CN
Inventors: 王诚; 高兴玉
Original assignee: Focused Photonics Hangzhou Inc
Current assignee: ZHEJIANG ZHONGRUI LOW CARBON TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-12-29
Filing date: 2012-12-29
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-12-29
Also published as: CN103062790B

Abstract

本发明公布了加热炉内燃烧控制方法，包括以下步骤：(A1)利用激光光谱分析技术测得所述加热炉内各燃烧段的氧气含量P_i，i＝1，2…N，根据所述氧气含量P_i而获知实际的空气过剩系数F_a为进入所述加热炉的实际空气流量，F为流出所述加热炉的烟气流量；(A2)根据所述实际的空气过剩系数U_ai获得空气过剩系数偏差U_ei：U_ei＝U_i-U_ai；U_i为各燃烧段的理论空气过剩系数；(A3)根据所述空气过剩系数偏差U_ei得出理论空燃比K_ai∶

F_g为进入所述加热炉的燃料气的流量；(A4)根据所述理论空燃比K_ai去调整进入加热炉的实际空气流量和/或燃料气流量，从而使所述实际的空气过剩系数U_ai等于所述理论空气过剩系数U_i。本发明具有优化燃烧、提高能源利用率、节能等优点，可广泛应用于燃料气燃烧控制中。

Description

加热炉内燃烧控制方法

技术领域

本发明涉及燃烧领域，尤其涉及加热炉内燃料气的燃烧控制方法。

背景技术

燃料以化学反应式中的空气量完成燃烧时，其空气消耗量称为理论空气消耗量。在实际的燃烧过程中，因各种不理想因素会造成助燃空气的损失，因此，为保证空气与燃料的充分混合，需通入一定过剩的空气量。理论空气量加上过剩空气量被称为实际空气量，实际空气量与理论空气量的比称为空气过剩系数。长期以来，到底通入多少过剩空气量合适均靠经验来确定。因无法定量检测、且人为经验值不一，因此，炉子的控制水平常处于波动的状态。

衡量蓄热式加热炉是否优化了燃烧，最直接的指标即蓄热式加热炉空气过剩系数是否小于常规加热炉。因此，蓄热炉燃烧是否优化取决于是否有更低的空气过剩系数。而目前大多数蓄热式加热炉的空气过剩系数反而大于常规加热炉，既导致了燃烧的不完全，又极大的降低了蓄热加热炉通过回收烟气余热获得的节能效果。

目前，如何计算空气过剩系数常用烟道气残氧分析法，但因检测方式和取样方法错误而使得分析结果常不够准确。一方面，烧嘴式蓄热式加热炉独有的换向特性，使得空气(煤气)烟道在换向过程中必然有部分空气(煤气)流入烟道，从而导致烟气残氧检测出现较大偏差，无法作为参考值指导调整空燃比。另外一方面，取样方法不合理而且单一。取样点距抽风机入口较近，该处负压大，烟气取出困难，并且烟气杂质多，采用抽气泵取样存在容易堵塞且不易清除的问题。而且如果抽取烟气长时间断流会影响了烟气残氧量的检测。另外普遍使用的含氧量检测设备为氧化锆氧分析仪：目前国内多采用进口或国产外热式氧化锆，但亦因其存在密封和堵塞问题导致寿命短，测量不精确。

基于以上情况，目前如此重要的工业炉窑的燃烧管理十分落后。因此，迫切需要新的技术发明出现以带来革新性的成果。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种优化燃烧、提高能源利用率、节能的加热炉内燃烧控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

加热炉内燃烧控制方法，所述燃烧控制方法包括以下步骤：

(A1)利用激光光谱分析技术测得所述加热炉内各燃烧段的氧气含量P_i，i＝1，2…N，根据所述氧气含量P_i而获知实际的空气过剩系数U_ai：

U_{ai} = \frac{F_{a}}{F_{a} - \frac{F \cdot P_{i}}{0.20947}}

F_a为进入所述加热炉的实际空气流量，F为流出所述加热炉的烟气流量；

(A2)根据所述实际的空气过剩系数U_ai获得空气过剩系数偏差U_ei：

U_ei＝U_i-U_ai；

U_i为各燃烧段的理论空气过剩系数；

(A3)根据所述空气过剩系数偏差U_ei得出理论空燃比K_ai：

K_{ai} = K + U_{ei} \cdot \frac{F_{a}}{F_{g}};

F_g为进入所述加热炉的燃料气的流量；

(A4)根据所述理论空燃比K_ai去调整进入加热炉的实际空气流量和/或燃料气流量，从而使所述实际的空气过剩系数U_ai等于所述理论空气过剩系数U_i。

根据上述的燃烧控制方法，优选地，在所述加热炉内的烧嘴之间安装激光光谱分析仪，从而检测氧气含量。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，存储所述氧气含量P_i、实际的空气过剩系数U_ai、空气过剩系数偏差U_ei、理论空燃比K_ai，以建立氧气含量-实际的空气过剩系数-理论空燃比的数据库。

根据上述的燃烧控制方法，优选地，所述理论空气过剩系数大于1.02，且小于1.16。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、实现了空气过剩系数的连续检测和全面检测，克服了换向时部分空气(煤气)流入烟道且导致烟气残氧检测出现较大偏差而无法作为参考值的缺点，同时防止了炉内气流分布不均匀造成的残氧分布不均匀而造成的检测数据与实际数据偏差，还实现了氧气含量的线测量，还克服了普通氧化锆分析仪无法测量高温气体的缺点；

2、实验结果表明，节能效果显著；

3、建立的“氧气含量-实际空气过剩系数-理论空燃比”数据库，为操作人员手动控制燃烧时提供依据。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明实施例1的检测方法的流程图。

具体实施方式：

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了加热炉内燃烧控制方法，如图1所示，所述燃烧控制方法包括以下步骤：

(A1)利用激光光谱分析技术测得所述加热炉内各燃烧段的氧气含量P_i，i=1，2…N，根据所述氧气含量P_i而获知实际的空气过剩系数U_ai：

U_{ai} = \frac{F_{a}}{F_{a} - \frac{F \cdot P_{i}}{0.20947}}

U_ei＝U_i-U_ai；

U_i为各燃烧段的理论空气过剩系数；优选地，所述理论空气过剩系数大于1.02，且小于1.16。

(A3)根据所述空气过剩系数偏差U_ei得出理论空燃比K_ai：

K_{ai} = K + U_{ei} \cdot \frac{F_{a}}{F_{g}};

F_g为进入所述加热炉的燃料气的流量；

为了提高氧气检测的准确性，优选地，在所述加热炉内的烧嘴之间安装激光光谱分析仪，从而检测氧气含量。

为了给操作人员手动控制燃烧时提供依据，可选地，存储所述氧气含量P_i、实际的空气过剩系数U_ai、空气过剩系数偏差U_ei、理论空燃比K_ai，以建立氧气含量-实际的空气过剩系数-理论空燃比的数据库。

实施例2：

根据本发明实施例1的燃烧控制方法在蓄热式加热炉中的应用例。

所述燃烧控制方法具体包括以下步骤：

U_{ai} = \frac{F_{a}}{F_{a} - \frac{F \cdot P_{i}}{0.20947}}

激光气体分析分别设置在加热炉的均热段、加热段、预热段，且处于相邻烧嘴之间的中心点，提高了检测的准确性；

U_ei＝U_i-U_ai；

U_i为各燃烧段的理论空气过剩系数，本实施例为1.05；

(A3)根据所述空气过剩系数偏差U_ei得出理论空燃比K_ai：

K_{ai} = K + U_{ei} \cdot \frac{F_{a}}{F_{g}};

F_g为进入所述加热炉的燃料气的流量；

存储所述氧气含量P_i、实际的空气过剩系数U_ai、空气过剩系数偏差U_ei、理论空燃比K_ai，以建立氧气含量-实际的空气过剩系数-理论空燃比的数据库。

本实施例中各数据如下表所示：

	预热段	加热段	均热段
				煤气流量(方)	11693	10122	8565
空气流量(方)	16439	15184	13693
				烟气流量(方)	23057	19992	17060
残氧量(％)	0.97	1.31	1.81

根据本发明实施例达到的益处在于：通过检测空气过剩系数，控制在区间(1.05～1.16)的命中率：由24％提高到51％，提高了燃烧控制的精度；减少蓄热式加热炉由于换向造成的炉内缺氧工况出现的比率：由70.42％下降到39.72％，提高了加热炉的安全性。在同样的燃气工况下，提高炉温：由1096℃提高到1106℃。说明残氧量设定经过调解后煤气、空气混合良好，燃烧完全，在同样的工况下获得了最高炉温。

Claims

1.加热炉内燃烧控制方法，所述燃烧控制方法包括以下步骤：

U_{ai} = \frac{F_{a}}{F_{a} - \frac{F \cdot P_{i}}{0.20947}}

U_ei＝U_i-U_ai；

U_i为各燃烧段的理论空气过剩系数；

(A3)根据所述空气过剩系数偏差U_ei得出理论空燃比K_ai：

K_{ai} = K + U_{ei} \cdot \frac{F_{a}}{F_{g}};

F_g为进入所述加热炉的燃料气的流量；

2.根据权利要求1所述的燃烧控制方法，其特征在于：在所述加热炉内的烧嘴之间安装激光光谱分析仪，从而检测氧气含量。

3.根据权利要求1所述的燃烧控制方法，其特征在于：存储所述氧气含量P_i、实际的空气过剩系数U_ai、空气过剩系数偏差U_ei、理论空燃比K_ai、以建立氧气含量-实际的空气过剩系数-理论空燃比的数据库。

4.根据权利要求1所述的燃烧控制方法，其特征在于：所述理论空气过剩系数大于1.02，且小于1.16。