CN104807037A - 提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置及其应用，其中装置包括：氧气浓度传感器，设于气炉排气口处，用于检测气炉排气中实际氧气浓度；控制组件，分别与氧气浓度传感器和气炉，用于根据气炉排气中的目标氧气浓度设定气炉进气中过量空气系数，并根据目标氧气浓度和实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。与现有技术相比，本发明通过对过量空气系数的设定和调节，进而降低气炉排气中氧气的浓度，减少不必要的尾部排烟热损失或不完全燃烧热损失，提高燃烧效率，最终达到节能的目的。

Description

提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种气炉燃烧优化技术，尤其是涉及一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置及其应用。

背景技术

气炉在燃烧过程中，通常采用提供过量氧气的方式保证燃气的完全燃烧，进而减少含碳燃气的不完全燃烧带来的一氧化碳，这在过去气炉结构简单，很难保证气炉内燃烧充分的情况下很有必要，然而现今随着气炉的制造工艺的升级，以及废气处理设备的普及，采用过量氧气的方式开始变得不但多余，而且多余的氧气会吸收更多的热量，这些经过加热的氧气会被排放进而浪费热能，加之目前氧气的供给通常采用供给空气的方式，由于空气中氧气的含量只有20％左右，更多的热量被空气中其他成分气体吸收，因此这种热能的浪费现象显得尤其严重。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，包括：

氧气浓度传感器，设于气炉排气口处，用于检测气炉排气中实际氧气浓度；

控制组件，分别与氧气浓度传感器和气炉，用于根据气炉排气中的目标氧气浓度设定气炉进气中过量空气系数，并根据目标氧气浓度和实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。

所述控制组件包括相互连接的控制箱和气炉控制器柜，所述控制箱与氧气浓度传感器连接，所述气炉控制器柜与气炉连接；

所述气炉控制器柜根据气炉排气中的目标氧气浓度设定气炉进气中过量空气系数，并结合经控制箱接收并转发的实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。

所述气炉包括主燃烧室和副燃烧室，所述主燃烧室的输入端与气炉的进气口连接，输出端与副燃烧室连接，所述副燃烧室与气炉的排气口连接，空气和燃气在主燃烧室燃烧后形成中间气体，该中间气体进入副燃烧室进一步燃烧。

所述主燃烧室为环形，副燃烧室设于环形主燃烧室中，并与主燃烧室通过导热挡板分隔，所述导热挡板上设有多个用于通过中间气体的通气孔。

所述主燃烧室上设有与气炉的燃气进气口连接的多个燃气进孔和与气炉的空气进气口连接的多个空气进孔，所述燃气进孔和空气进孔交错分布。

一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置的应用方法包括步骤：

A.控制组件根据气炉排气中的目标氧气浓度设定气炉进气中过量空气系数，具体为：

       $\mathrm{\α}=\frac{200+x}{200-10x}$

其中：α为过量空气系数，x％为目标氧气浓度；

B.气炉根据过量空气系数通入燃气和空气进行燃烧，并由氧气浓度传感器检测气炉排气中的实际氧气浓度；

C.控制组件接收实际氧气浓度，并结合目标氧气浓度调节过量空气系数。

所述步骤C具体包括步骤：

C1.控制组件接收实际氧气浓度，并计算实际氧气浓度较目标氧气浓度的偏差，具体为：

B＝y-x

其中：B为实际氧气浓度较目标氧气浓度的偏差，y％为实际氧气浓度；

C2.判断B的绝对值是否小于设定阈值，若为是，则返回步骤B，若为否，则执行步骤C3；

C3.判断30秒内过量空气系数是否有过调整，若为是，则返回步骤B，若为否，则执行步骤C4；

C4.判断B是否大于0，若为是，则调小过量空气系数，若为否，则调大过量空气系数。

所述设定阈值为1。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过对过量空气系数的设定和调节，进而降低气炉排气中氧气的浓度，减少不必要的尾部排烟热损失或不完全燃烧热损失，提高燃烧效率，最终达到节能的目的。

2)副燃烧室可以对中间气体进一步燃烧，从而保证燃烧的充分。

3)副燃烧室设于环形主燃烧室中，可以增加副燃烧室中的气体的温度，在二次燃烧时可以更加充分。

4)初始设定的过量空气系数可以精确满足当燃气为甲烷时的要求，根据实际氧气浓度调节过量空气系数的过程可以满足当燃气中含有其他杂质或者控制进气出现偏差时，对气炉排气中氧气浓度的精确控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1、气炉，2、氧气浓度传感器，3、控制箱，4、气炉控制器柜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，如图1所示，包括：

氧气浓度传感器2，设于气炉1排气口处，用于检测气炉1排气中实际氧气浓度；

控制组件，分别与氧气浓度传感器2和气炉1，用于根据气炉1排气中的目标氧气浓度设定气炉1进气中过量空气系数，并根据目标氧气浓度和实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。

氧气浓度指的是氧气的体积浓度。

控制组件包括相互连接的控制箱3和气炉控制器柜4，控制箱3与氧气浓度传感器2连接，气炉控制器柜4与气炉1连接，控制箱3内包含接线端子、电源、信号转换器，用于提供氧气浓度传感器电源及信号转换工作；

气炉控制器柜4根据气炉1排气中的目标氧气浓度设定气炉1进气中过量空气系数，并结合经控制箱3接收并转发的实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。

气炉1包括主燃烧室和副燃烧室，主燃烧室的输入端与气炉1进气口连接，输出端与副燃烧室连接，副燃烧室与气炉1排气口连接，空气和燃气在主燃烧室燃烧后形成中间气体，该中间气体进入副燃烧室进一步燃烧。

主燃烧室为环形，副燃烧室设于环形主燃烧室中，并与主燃烧室通过导热挡板分隔，导热挡板上设有多个用于通过中间气体的通气孔。

主燃烧室上设有与气炉1的燃气进气口连接的多个燃气进孔和与气炉1的空气进气口连接的多个空气进孔，燃气进孔和空气进孔交错分布，主燃烧室中燃气能够燃烧地更加充分。

正常情况下，气炉1排气中的氧气浓度为4％。本发明通过有效控制进空气量，使过量空气系数控制在合理范围内，减少不必要的尾部排烟热损失或不完全燃烧热损失，提高燃烧效率，最终达到节能的目的。

由于目前很多气炉采用的燃料是甲烷，因此控制装置的一种应用方法，包括步骤：

A.控制组件根据气炉1排气中的目标氧气浓度设定气炉1进气中过量空气系数，具体为：

       $\mathrm{\α}=\frac{200+x}{200-10x}$

其中：α为过量空气系数，x％为目标氧气浓度，本实施例中x为1，初始设定的过量空气系数可以精确满足当燃气为甲烷时的要求；

B.气炉1根据过量空气系数通入燃气和空气进行燃烧，并由氧气浓度传感器2检测气炉1排气中的实际氧气浓度；

C.控制组件接收实际氧气浓度，并结合目标氧气浓度调节过量空气系数，具体包括步骤：

C1.控制组件接收实际氧气浓度，并计算实际氧气浓度较目标氧气浓度的偏差，具体为：

B＝y-x

其中：B为实际氧气浓度较目标氧气浓度的偏差，y％为实际氧气浓度；

C2.判断B的绝对值是否小于设定阈值，设定阈值为1，若为是，则返回步骤B，若为否，则执行步骤C3；

C3.判断30秒内过量空气系数是否有过调整，若为是，则返回步骤B，若为否，则执行步骤C4；

C4.判断B是否大于0，若为是，则调小过量空气系数，若为否，则调大过量空气系数。

当燃气中含有其他杂质或者控制进气出现偏差，又或者空气中的氧气浓度较20％存在偏差时，根据实际氧气浓度调节过量空气系数的过程可以使控制效果更加精确。

Claims (8)

1.一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，其特征在于，包括：

氧气浓度传感器(2)，设于气炉(1)排气口处，用于检测气炉(1)排气中实际氧气浓度；

控制组件，分别与氧气浓度传感器(2)和气炉(1)，用于根据气炉(1)排气中的目标氧气浓度设定气炉(1)进气中过量空气系数，并根据目标氧气浓度和实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。

2.根据权利要求1所述的一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，其特征在于，所述控制组件包括相互连接的控制箱(3)和气炉控制器柜(4)，所述控制箱(3)与氧气浓度传感器(2)连接，所述气炉控制器柜(4)与气炉(1)连接；

所述气炉控制器柜(4)根据气炉(1)排气中的目标氧气浓度设定气炉(1)进气中过量空气系数，并结合经控制箱(3)接收并转发的实际氧气浓度修正气炉进气中过量空气系数。

3.根据权利要求1所述的一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，其特征在于，所述气炉(1)包括主燃烧室和副燃烧室，所述主燃烧室的输入端与气炉(1)的进气口连接，输出端与副燃烧室连接，所述副燃烧室与气炉(1)的排气口连接，空气和燃气在主燃烧室燃烧后形成中间气体，该中间气体进入副燃烧室进一步燃烧。

4.根据权利要求3所述的一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，其特征在于，所述主燃烧室为环形，副燃烧室设于环形主燃烧室中，并与主燃烧室通过导热挡板分隔，所述导热挡板上设有多个用于通过中间气体的通气孔。

5.根据权利要求3所述的一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置，其特征在于，所述主燃烧室上设有与气炉(1)的燃气进气口连接的多个燃气进孔和与气炉(1)的空气进气口连接的多个空气进孔，所述燃气进孔和空气进孔交错分布。

6.一种如根据权利要求1所述的提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置的应用方法，其特征在于，包括步骤：

A.控制组件根据气炉(1)排气中的目标氧气浓度设定气炉(1)进气中过量空气系数，具体为：

$\mathrm{\α}=\frac{200+x}{200-10x}$

其中：α为过量空气系数，x％为目标氧气浓度；

B.气炉(1)根据过量空气系数通入燃气和空气进行燃烧，并由氧气浓度传感器(2)检测气炉(1)排气中的实际氧气浓度；

C.控制组件接收实际氧气浓度，并结合目标氧气浓度调节过量空气系数。

7.根据权利要求6所述的一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置的应用方法，其特征在于，所述步骤C具体包括步骤：

C1.控制组件接收实际氧气浓度，并计算实际氧气浓度较目标氧气浓度的偏差，具体为：

B＝y-x

其中：B为实际氧气浓度较目标氧气浓度的偏差，y％为实际氧气浓度；

C2.判断B的绝对值是否小于设定阈值，若为是，则返回步骤B，若为否，则执行步骤C3；

C3.判断30秒内过量空气系数是否有过调整，若为是，则返回步骤B，若为否，则执行步骤C4；

C4.判断B是否大于0，若为是，则调小过量空气系数，若为否，则调大过量空气系数。

8.根据权利要求7所述的一种提高气炉燃烧效率的气炉排气含氧量控制装置的应用方法，其特征在于，所述设定阈值为1。