CN103423731A - 基于plc控制的煤气化直燃锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC控制的煤气化直燃锅炉，煤气化直燃锅炉包括有煤气发生炉和蒸汽锅炉，还包括有控制机构和执行机构，所述的控制机构包括有主控制器和PLC程序控制器，该有PLC程序控制器根据主控制器对执行机构进行控制连接。本发明的优点是自动化程度高，煤气转化率高，且设备运行稳定性好。

Description

基于PLC控制的煤气化直燃锅炉

技术领域

本发明公开了一种煤气化直燃锅炉，具体是指一种基于PLC控制的煤气化直燃锅炉。

背景技术

现有的燃煤工业锅炉热效率普遍低，大气污染物排放超标，不符合当前节能减排的形势要求。而燃油、燃气锅炉运行成本高昂，一般用户难以承受。

煤气化直燃锅炉是一种将煤转化成煤气然后再进行燃烧的产生蒸汽的设备，相较于传统的燃煤锅炉，其具有运行成本低、环境污染小的优点。现有的煤气化直燃锅炉的结构包括有煤气发生炉和蒸汽锅炉，其中煤气发生炉的外壁上套设有水夹套，水夹套上连接有用于给水夹套供水的水夹套汽包，另外煤气发生炉上设置有一次进风机构，用于将煤气发生炉中产生的煤气输送给蒸汽锅炉，而蒸汽锅炉上设置二次进风机构，用于提供锅炉燃烧的氧气（空气）。但是，这种煤气化直燃锅炉所存在的问题是： 

（1）  煤气化的转化效率较低，进而导致整台锅炉的热效率偏低。本发明人经过研究发现，煤气发生炉中饱和温度对煤气产生效率影响非常巨大，而饱和温度直接由水夹套中产生的饱和蒸汽决定，然而锅炉技术领域中还没有现成的控制装置能对饱和蒸汽进行精确调节和控制，因此有必要进行改进；

（2）   汽包的水位都是采用人工添加控制，因此需要人工看护，劳动强度大，而且容易发生汽包水位不足而导致的水夹套内蓄水不足，进而导致煤气发生炉温度过高，出现安全隐患。此外，汽包的水位也直接影响到与汽包相连的水夹套的饱和蒸汽产生量，因此在控制蒸汽时还需要同时对汽包水位进行控制；

（3）现有的煤气化直燃锅炉的一次风量和二次风量都是由锅炉师傅的经验进行控制，操作不方便，而且容易存在操作误差，影响蒸汽锅炉的燃烧效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种能对水夹套供水和排蒸汽进行自动控制，从而保证煤气发生炉正常工作，而且能对一次风和二次风进行比例调节，从而提高锅炉燃烧效率的基于PLC控制的煤气化直燃锅炉。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是煤气化直燃锅炉包括有煤气发生炉和蒸汽锅炉，二者通过煤气输送管道连接，所述的蒸汽锅炉上设置有蒸汽出口管，该蒸汽锅炉内设置有燃烧器和电子点火器，煤气发生炉外套设有水夹套，还包括水夹套汽包、一次进风机构、二次进风机构和负压引风机，该水夹套汽包与水夹套通过水夹套供水管道连接，该一次进风机构包括有一次风机以及连接于一次风机上的一次进风管，所述的一次进风管的出口端与煤气发生炉的炉腔连通，所述的二次进风机构包括有二次风机和二次风管，该二次风管的出口端与蒸汽锅炉相连，所述的负压引风机通过负压引风管与蒸汽锅炉的炉膛连通，所述的水夹套上设置有饱和蒸汽管道，该饱和蒸汽管道的输出端与煤气发生炉的炉腔相连通，该水夹套供水管道相对水夹套汽包的出水端的高度高于水夹套供水管道相对水夹套的进水端的高度，还包括有控制机构和执行机构，

所述的执行机构包括有设置于饱和蒸汽管道上的电动调节阀和设置于水夹套供水管道上的电磁阀，该电磁阀上设置有与电磁阀驱动连接的电磁阀变频器；所述的执行机构还包括有与一次风机驱动连接的一次风机变频器，以及与二次风机驱动连接的二次风机变频器，

所述的控制机构包括有以下单元：

多个温度传感器，均匀分布设置于煤气发生炉的炉腔内，并输出炉腔温度信号；

磁性浮子式液面计，设置于水夹套汽包内，用于检测汽包内水位，并输水位信号；

主控制器；

存储单元，所述的存储单元连接于主控制器上，用于存储一次风机和二次风机的协调指令，所述的主控制器根据协调指令，并将协调指令传递至PLC程序控制器，该PLC程序控制器内设置有PID智能调节模块，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与一次风机变频器、二次风机变频器驱动连接配合；

所述的多个温度传感器的炉腔温度信号通过CAN总线输入连接到主控制器，该主控制器对温度传感器的炉腔温度信号进行处理，并产生执行指令，将执行指令传递至PLC程序控制器，该PLC程序控制器内设置有PID智能调节模块，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与电动调节阀驱动连接配合；所述的磁性浮子式液面计的水位信号通过CAN总线输入连接到主控制器，该主控制器对磁性浮子式液面计的水位信号进行处理，并产生执行指令，将执行指令传递至PLC程序控制器，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与电磁阀变频器控制连接配合。

通过本设置，水夹套产生的饱和蒸汽通过饱和蒸汽管道进入到煤气发生炉中，利用温度传感器、主控制器、PLC程序控制器等单元协同配合，驱动电动调节阀动作，实现对饱和蒸汽管道中的饱和蒸汽流量进行调节，进而控制煤气发生炉中的饱和温度，使其稳定状态，从而保证煤气炉内部反应的高效进行。另外，利用磁性浮子式液面计检测汽包的水位，并将水位信号输出到主控制器、PLC程序控制器等单元进行运算和协同配合，驱动电磁阀开关，进而对水夹套进行供水和停止供水动作，从而保证水夹套中一直存在有水，进而保证了煤气炉内部反应的正常进行。而且通过主控制器还能实现对汽包的水位和饱和蒸汽的流量的协同控制，保障煤气发生炉的正常运行。另外，通过将一次风和二次风的协调指令存储于存储单元，并根据主控制器分别控制一次风机变频器和二次风机变频器协调同步动作，使得一次进风和二次进风相比例协调，操作自动化程度高，且保障了蒸汽锅炉的燃烧效率。

进一步设置是煤气输送管道上设置有重力除尘器。

进一步设置是所述的蒸汽出口管上设置有蒸汽压力传感器，并输出蒸汽压力信号，该蒸汽压力传感器的蒸汽压力信号通过CAN总线输入连接到主控制器。通过本设置，利用蒸汽压力传感器数据，使主控制器来控制一次风机的量，保障蒸汽输出压力的稳定。

进一步设置是所述负压引风机上连接有负压引风机变频器，该负压引风机变频器与

主控制器的PLC程序控制器驱动连接配合。通过本设置，可以将将点火动作指令存储于存储单元，并根据主控制器分别控制二次风机变频器、负压引风机变频器以及电子点火器依序进行点火动作，自动化程度高，且操作稳定性好。

综上所述，本发明的优点是自动化程度高，煤气转化率高，且设备运行稳定性好。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本发明具体实施方式结构布置图；

图2 本发明具体实施方式原理框图。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

如图1-2所示的本发明具体实施方式，包括有煤气发生炉1和蒸汽锅炉2，二者通过煤气输送管道11连接，所述的蒸汽锅炉2上设置有蒸汽出口管21，该蒸汽锅炉2内设置有燃烧器22和电子点火器23，煤气发生炉1外套设有水夹套12，还包括水夹套汽包121、一次进风机构、二次进风机构和负压引风机24，该水夹套汽包121与水夹套12通过水夹套供水管道122连接，该一次进风机构包括有一次风机13以及连接于一次风机上的一次进风管131，所述的一次进风管131的出口端与煤气发生炉1的炉腔连通，所述的二次进风机构包括有二次风机25和二次风管251，该二次风管251的出口端与蒸汽锅炉相连，所述的负压引风机24通过负压引风管241与蒸汽锅炉2的炉膛连通，所述的水夹套12上设置有饱和蒸汽管道123，该饱和蒸汽管道123的输出端与煤气发生炉1的炉腔相连通，该水夹套供水管道122相对水夹套汽包121的出水端的高度高于水夹套供水管道122相对水夹套12的进水端的高度，还包括有控制机构和执行机构，

所述的执行机构包括有设置于饱和蒸汽管道上的电动调节阀1231和设置于水夹套供水管道122上的电磁阀1221，该电磁阀1221上设置有与电磁阀驱动连接的电磁阀变频器1222；所述的执行机构还包括有与一次风机13驱动连接的一次风机变频器132，以及与二次风机25驱动连接的二次风机变频器252，

所述的控制机构包括有以下单元：

多个温度传感器31，均匀分布设置于煤气发生炉的炉腔内，并输出炉腔温度信号；

磁性浮子式液面计32，设置于水夹套汽包121内，用于检测汽包内水位，并输水位信号；

主控制器33；

存储单元34，所述的存储单元连接于主控制器上，用于存储一次风机和二次风机的协调指令，同时该存储单元34还可以存储点火动作指令。 

所述的多个温度传感器31的炉腔温度信号通过CAN总线37输入连接到主控制器，该主控制器对温度传感器的炉腔温度信号进行处理，并产生执行指令，将执行指令传递至PLC程序控制器35，该PLC程序控制器内设置有PID智能调节模块351，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与电动调节阀1231驱动连接配合；所述的磁性浮子式液面计32的水位信号通过CAN总线输入连接到主控制器33，该主控制器对磁性浮子式液面计的水位信号进行处理，并产生执行指令，将执行指令传递至PLC程序控制器35，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与电磁阀变频器1222控制连接配合。本实施例所述的主控制器33采用NXP公司的ARM7TDMI-S微控制器LPC2368，所述的CAN总线优选采用Philips公司型号为SJA1000的CAN总线。

另外，本实施例所述的蒸汽出口管上设置有蒸汽压力传感器36，并输出蒸汽压力信号，该蒸汽压力传感器36的蒸汽压力信号通过CAN总线输入连接到主控制器32。所述负压引风机24上连接有负压引风机变频器242，该负压引风机变频器242与主控制器的PLC程序控制器驱动连接配合。

此外，本实施例煤气输送管道11上设置有重力除尘器111。此外，本实施例所述的主控制器上还连接设置有LCD显示屏38、键盘接口39。

Claims (4)

1.一种基于PLC控制的煤气化直燃锅炉，煤气化直燃锅炉包括有煤气发生炉和蒸汽锅炉，二者通过煤气输送管道连接，所述的蒸汽锅炉上设置有蒸汽出口管，该蒸汽锅炉内设置有燃烧器和电子点火器，煤气发生炉外套设有水夹套，还包括水夹套汽包、一次进风机构、二次进风机构和负压引风机，该水夹套汽包与水夹套通过水夹套供水管道连接，该一次进风机构包括有一次风机以及连接于一次风机上的一次进风管，所述的一次进风管的出口端与煤气发生炉的炉腔连通，所述的二次进风机构包括有二次风机和二次风管，该二次风管的出口端与蒸汽锅炉相连，所述的负压引风机通过负压引风管与蒸汽锅炉的炉膛连通，其特征在于：所述的水夹套上设置有饱和蒸汽管道，该饱和蒸汽管道的输出端与煤气发生炉的炉腔相连通，水夹套供水管道相对水夹套汽包的出水端的高度高于水夹套供水管道相对水夹套的进水端的高度，，还包括有控制机构和执行机构，

所述的执行机构包括有设置于饱和蒸汽管道上的电动调节阀和设置于水夹套供水管道上的电磁阀，该电磁阀上设置有与电磁阀驱动连接的电磁阀变频器；所述的执行机构还包括有与一次风机驱动连接的一次风机变频器，以及与二次风机驱动连接的二次风机变频器，

所述的控制机构包括有以下单元：

多个温度传感器，均匀分布设置于煤气发生炉的炉腔内，并输出炉腔温度信号；

磁性浮子式液面计，设置于水夹套汽包内，用于检测汽包内水位，并输水位信号；

主控制器；

存储单元，所述的存储单元连接于主控制器上，用于存储一次风机和二次风机的协调指令，所述的主控制器根据协调指令，并将协调指令传递至PLC程序控制器，该PLC程序控制器内设置有PID智能调节模块，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与一次风机变频器、二次风机变频器驱动连接配合；

所述的多个温度传感器的炉腔温度信号通过CAN总线输入连接到主控制器，该主控制器对温度传感器的炉腔温度信号进行处理，并产生执行指令，将执行指令传递至PLC程序控制器，该PLC程序控制器内设置有PID智能调节模块，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与电动调节阀驱动连接配合；所述的磁性浮子式液面计的水位信号通过CAN总线输入连接到主控制器，该主控制器对磁性浮子式液面计的水位信号进行处理，并产生执行指令，将执行指令传递至PLC程序控制器，所述的PLC程序控制器输出控制指令，并与电磁阀变频器控制连接配合。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的煤气化直燃锅炉，其特征在于：煤气输送管道上设置有重力除尘器。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的煤气化直燃锅炉，其特征在于：所述的蒸汽出口管上设置有蒸汽压力传感器，并输出蒸汽压力信号，该蒸汽压力传感器的蒸汽压力信号通过CAN总线输入连接到主控制器。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的煤气化直燃锅炉，其特征在于：所述负压引风机上连接有负压引风机变频器，该负压引风机变频器与

主控制器的PLC程序控制器驱动连接配合。