CN103542533A - 锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，包括现场仪表、报警装置、控制阀门和主控制器以及一信息平台。主控制器采集包括水温、烟温、累积和瞬时回收热量、冷却水流量、有害气体排放量、含氧量、锅炉供水温度和流量和锅炉能耗信息，计算锅炉热效率，监测设备阻力变化、有害气体、锅炉燃烧情况并做出调整，并完成本地和远程报警及与信息平台的通讯。其有益效果是：集运行状态参数监测、有害气体监测、余热回收热量监测、锅炉热效率监测分析、故障和安全隐患分析报警、远程监控为一体，解决了在排烟系统中增加余热回收设备后和余热回收设备后存在的问题，成为一个有效的综合监测智能控制系统。

Description

锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统

技术领域

本发明涉及监控系统，特别涉及一种锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统。

背景技术

供暖系统的热源的主要设备之一为燃气锅炉，锅炉整体的热输出能力则由其本身的热效率来评定，影响锅炉热效率的两个主要因素为锅炉燃烧效率及锅炉排烟热损失，判断锅炉燃烧的是否充分的主要指标则是烟气中的氧含量、一氧化碳含量，这两个指标随着运行工况实时进行变化。而锅炉排烟热损失主要衡量指标为排烟温度，为了回收烟气中的大量热量通常采用的设备为烟气余热回收装置。

在排烟系统中增加余热回收设备后，存在以下的一些问题：①排烟系统中增加新的设备后，系统阻力必然产生变化，排烟系统阻力的变化将引起锅炉燃烧工作点的转移，烟气中氧含量及一氧化碳含量必将发生改变，从而影响锅炉燃烧效率，如果不能及时发现和调整，最终锅炉热效率将会降低。②锅炉在燃烧不充分时，将会产生大量的一氧化碳气体，造成大气污染，若烟道密封不严、排烟不畅的情况下，则存在一氧化碳泄漏造成运行人员中毒的严重安全隐患。③余热回收设备回收的累积热量未有计量，工作参数不能实时记录，余热回收设备的效果无法量化。④余热回收设备的运行状态未有监测，出现阻塞与欠流量、干烧等情况下未有报警，从而对设备造成严重损伤。⑤余热回收设备本身为固定换热设备，其运行状态本身难以与自动化信息系统兼容，造成供热系统整体监测的缺失。

发明内容

本发明的任务在于克服现有技术的技术缺陷，提供一种集运行状态参数监测、有害气体监测、余热回收热量监测、锅炉热效率监测分析、故障和安全隐患分析报警、远程监控为一体的综合监测智能控制系统。

本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统包括安装在锅炉管路及排烟系统中的现场仪表、报警装置、控制阀门和主控制器，现场仪表包括进水温度传感器、出水温度传感器、进水压力传感器和出水压力传感器，还包括信息平台，现场仪表M还包括燃气计量表、主热计量表、冷却水热计量表、进烟温度传感器、出烟温度传感器、进烟压力传感器、出烟压力传感器、烟气氧含量传感器、烟气一氧化碳含量传感器、烟气中氮氧化合物含量传感器EN、烟气中二氧化硫含量传感器、进烟水蒸气含量和出烟水蒸气含量，主控制器包括信息采集模块、信息处理模块、信息存储模块、通讯模块、报警单元和控制单元，现场仪表与信息采集模块、信息处理模块、信息存储模块、通讯模块和信息平台依次相连，信息处理模块与报警单元和报警装置依次相连，信息处理模块与控制单元和控制阀门依次相连，报警单元和控制单元分别与通讯模块相连，主控制器采集包括水温、烟温、累积和瞬时回收热量、冷却水流量、有害气体排放量、含氧量、锅炉供水温度和流量以及锅炉能耗信息，并对采集数据进行分析，计算锅炉与换热设备热效率，监测设备阻力变化情况，监测氧含量、一氧化碳含量、二氧化硫等有害气体，判断锅炉燃烧情况，通过对瞬时回收热量的分析判断设备是否处于最佳工况并做出调整，超出设定范围时发出本地和远程报警，同时，通过与信息平台通讯，将设备运行情况实时远传到供热控制中心。

本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，其中所述燃气计量表、主热计量表、冷却水热计量表分别通过通讯电缆与主控制器相连。

本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，其中所述控制阀门K至少包括4个管道阀门控制开关。

本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，其中所述报警装置至少包括设备堵塞报警、污染物超标报警，燃烧效率过低报警，水温超温报警和水流量过小报警。

本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统的有益效果是：由于对安装在锅炉管路及排烟系统中的现场仪表设置了由主控制器控制的控制阀门和报警装置，并与设置在远端供热控制中心的信息平台进行通讯，该系统集运行状态参数监测、有害气体监测、余热回收热量监测、锅炉热效率监测分析、故障和安全隐患分析报警、远程监控为一体，解决了在排烟系统中增加余热回收设备后存在的问题，成为一个有效的综合监测智能控制系统。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统的结构方框图；

图2是本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统的控制接线图。

具体实施方式

参看图1和图2，本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，包括安装在锅炉管路及排烟系统中的现场仪表M、报警装置B、控制阀门K、主控制器C和信息平台。现场仪表M包括进水温度传感器TS2、出水温度传感器TS1、进水压力传感器PS1、出水压力传感器PS2、燃气计量表R、主热计量表Q1、冷却水热计量表Q2、进烟温度传感器TY1、出烟温度传感器TY2、进烟压力传感器PY1、出烟压力传感器PY2、烟气氧含量传感器EO、烟气一氧化碳含量传感器ECO、烟气中氮氧化合物含量传感器EN、烟气中二氧化硫含量传感器ESO、进烟水蒸气含量EH1和出烟水蒸气含量EH2。其中燃气计量表R、主热计量表Q1、冷却水热计量表Q2分别通过通讯电缆与主控制器C相连。控制阀门K至少包括4个管道阀门控制开关K1、K2、K3、K4。

主控制器C包括信息采集模块CX1、信息处理模块CX0、信息存储模块CX2、通讯模块CT、报警单元CB和控制单元CK。

现场仪表M与信息采集模块CX1、信息处理模块CX0、信息存储模块CX2、通讯模块CT和信息平台依次相连，信息处理模块CX0与报警单元CB和报警装置B依次相连，信息处理模块CX0与控制单元CK和控制阀门K依次相连，报警单元CB和控制单元CK分别与通讯模块CT相连。

主控制器C采集包括水温、烟温、累积和瞬时回收热量、冷却水流量、有害气体排放量、含氧量、锅炉供水温度和流量，锅炉能耗信息，并对采集数据进行分析，计算锅炉与换热设备热效率，监测设备阻力变化情况，监测氧含量、一氧化碳含量、二氧化硫等有害气体，判断锅炉燃烧情况，通过对瞬时回收热量的分析判断设备是否处于最佳工况并做出调整，超出设定范围时发出本地和远程报警，同时，通过与信息平台通讯，将设备运行情况实时远传到供热控制中心。

参看图2，下面具体说明本发明锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统的工作过程和功能。

1.余热回收设备回收热计量

通过现场仪表M中的主热计量表Q1采集到热量信息，包括瞬时热量、累积热量、积分时间或累积时间、流量等，通过主控制器C的信息采集模块CX1进行采集、采集到的热量信息经过信息处理模块CX0后，进入存储模块CX2的存储单元进行存储，同时也通过通讯模块CT将该信息发往信息平台。

2.采集信息存储

通过现场仪表M将运行中的信息，包括余热回收设备进出口烟温、压力，进出水温度、压力，冷却水回收热量，锅炉输出热量，单位小时燃气消耗量及累积量，一氧化碳含量、设备进出口水蒸气含量、氧含量及有害气体含量，通过信息采集模块CX1进入信息处理模块CX0，将处理过的数据和工作时间一同存储也在信息存储模块CX2内。

3.锅炉热效率监测

通过现场仪表M中的主热计量表Q1采集到单位时间热量数据、燃气计量表R采集到单位时间燃气消耗量，将这两部分信息通过信息采集模块CX1传递给信息处理模块CX0，在信息处理模块按照锅炉正平衡效率公式计算出锅炉热效率，并将数值存入信息存储模块CX2,以备读取或通过通讯模块CT发送到信息平台。

4.供热系统总热输出效率测定

通过现场仪表M中的燃气计量表R、主热计量表Q1、冷却水热计量表Q2将单位锅炉燃气消耗量、锅炉单位时间主输出热量值，余热回收设备单位时间热回收热量值等数值进行采集，之后由信息采集模块CX1传送给信息处理模块CX0，在信息处理模块CX0中按照公式计算出系统总热输出效率，将数值存储在信息存储模块CX2，以备读取或通过通讯模块CT发送给信息平台。

5.报警

5.1有害气体超标报警

通过现场仪表M中的一氧化碳含量传感器ECO、氮氧化合物含量传感器EN、二氧化硫含量传感器ESO分别采集烟气中一氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫等有害气体的含量，并将其信息转化为电信号通过信息采集模块CX1传递给信息处理模块CX0，在信息处理模块中将这次数据与的设定值进行对比，并将数据存储与信息存储模块CX2，若数据超过设定值，则由信息处理模块CX0通过报警单元CB，启动本地报警装置，进行信息与声光报警，同时将报警信息通过通讯模块CT发往信息平台进行远程报警。

5.2锅炉燃烧效率报警

通过现场仪表M中的烟气氧含量传感器EO与一氧化碳传感器ECO实时采集烟气中氧气含量与一氧化碳含量，转化为电信号由信息采集模块CX1接收，传递给信息处理模块EX0，在信息处理模块CX0中将二者与设定值对比，并将对比结果存储在信息存储模块CX2中，若含氧量大于设定值或一氧化碳含量大于设定值，则通过报警单元CB进行信息，提醒现场操作人员锅炉燃烧效率过低，需对锅炉燃烧状态进行调节，并同时通过通讯模块CT进行远程报警。

5.3设备故障报警及处理

报警装置B至少包括设备堵塞报警、污染物超标报警，燃烧效率过低报警，水温超温报警和水流量过小报警。

通过现场仪表M中的进水温度传感器TS2、出水温度传感器TS1、进烟压力传感器PY1、出烟压力传感器PY2采集冷却水进出水温度、设备进出烟温压力参数，转换为电信号后，被信息采集模块CX1接收，并传递给信息处理模块CX0进行处理，计算出温度差与压力差，并将数据存储于信息存储模块CX2中，若温度差明显高于设定值，则通过报警单元CB，发出流量过小或干烧信息报警和声光报警，同时通过控制单元CK，开大给水的控制阀门K，若1分钟后，温度差未有明显缩小则，在本地报警的同时，将信息通过通讯模块CT发往信息平台进行远程报警；若压力差在一定连续稳定运行时间内大于设定压力差的30%，则在存储相关数据的同时，通过报警单元CB进行本地报警，显示设备阻塞或冷凝水管堵塞报警信息和声光报警，并通过通讯模块CT进行远程报警。

6.除湿率计量

通过现场仪表M中的进烟水蒸气含量传感器EH1与出烟水蒸气传感器EH2采集烟气中进出余热回收设备的水蒸气的含量，并转化为电信号，由主控制器C的信息采集模块CX1接收，并传递给信息处理模块CX0进行处理，计算出余热回收设备后的除湿效果，存储在信息存储模块中，以备读取或通过通讯模块CT发送给信息平台。

7.系统运行最佳工况自动选择

在热源系统稳定工作的情况下，在冷却水温差和系统压力允许的范围内，控制阀门K将从刻度0—100以4%的开度变化频率进行自检。自检过程中，主控制器C监测同一时刻热源系统总输出效率，单位时间燃气量、进出水温差等运行参数的变化情况。自检后，在运行工况未有变化的前提下，控制阀门K开度将停留在对应热源系统最高热效率的开度上，直到单位时间燃气量具有较大变化或有报警信号产生时，控制阀门K重新进行自检。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，包括安装在锅炉管路及排烟系统中的现场仪表（M）、报警装置（B）、控制阀门（K）和主控制器（C），现场仪表（M）包括进水温度传感器(TS2)、出水温度传感器(TS1)、进水压力传感器(PS1)和出水压力传感器(PS2)，其特征在于：还包括信息平台，现场仪表（M）还包括燃气计量表(R)、主热计量表(Q1)、冷却水热计量表(Q2)、进烟温度传感器(TY1)、出烟温度传感器(TY2)、进烟压力传感器(PY1)、出烟压力传感器(PY2)、烟气氧含量传感器(EO)、烟气一氧化碳含量传感器(ECO)、烟气中氮氧化合物含量传感器(EN)、烟气中二氧化硫含量传感器(ESO)、进烟水蒸气含量(EH1)和出烟水蒸气含量(EH2)；主控制器（C）包括信息采集模块(CX1)、信息处理模块(CX0)、信息存储模块(CX2)、通讯模块(CT)、报警单元(CB)和控制单元(CK)；现场仪表（M）与信息采集模块(CX1)、信息处理模块(CX0)、信息存储模块(CX2)、通讯模块(CT)和信息平台依次相连，信息处理模块(CX0)与报警单元(CB)和报警装置（B）依次相连，信息处理模块(CX0)与控制单元(CK)和控制阀门（K）依次相连，报警单元(CB)和控制单元(CK)分别与通讯模块(CT)相连；主控制器（C）采集包括水温、烟温、累积和瞬时回收热量、冷却水流量、有害气体排放量、含氧量、锅炉供水温度和流量以及锅炉能耗信息，并对采集数据进行分析，计算锅炉与换热设备热效率，监测设备阻力变化情况，监测氧含量、一氧化碳含量、二氧化硫等有害气体，判断锅炉燃烧情况，通过对瞬时回收热量的分析判断设备是否处于最佳工况并做出调整，超出设定范围时发出本地和远程报警，同时，通过与信息平台通讯，将设备运行情况实时远传到供热控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，其特征在于：其中所述燃气计量表(R)、主热计量表(Q1)、冷却水热计量表(Q2)分别通过通讯电缆与主控制器（C）相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，其特征在于：其中所述控制阀门（K）至少包括4个管道阀门控制开关（K1、K2、K3、K4）。

4.根据权利要求3所述的一种锅炉燃烧及余热回收综合监测智能控制系统，其特征在于：其中所述报警装置（B）至少包括设备堵塞报警、污染物超标报警，燃烧效率过低报警，水温超温报警和水流量过小报警。

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