CN105180189A - 一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统与方法。所述系统包括:控制模块,传感器模块,数据采集模块,电动调节阀。本发明对所述数据采集模块输入的传感器的数据进行逻辑运算,根据逻辑运算的结果输出控制信号至电动调节阀,通过调节其开度大小控制烟气中的氧含量、氮氧化物的排放量,进行负荷调整,以及异常情况报警控制。本发明能够在保证锅炉安全稳定运行的基础上,根据锅炉负荷的变化,通过自动调节电动调节阀的开度改变烟气循环流量,从而将烟气中氮氧化物含量控制在每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克的范围内,并使锅炉热效率提高5%左右。
Description
技术领域
本发明涉及燃气工业锅炉领域,具体涉及一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统与方法。
背景技术
目前,燃气工业锅炉常用的脱硝技术有以下几种:
一是将原有燃烧机更换为低氮燃烧机。该技术一方面会降低锅炉热效率,增加运行成本;另一方面由于燃烧机多为进口产品,供货周期长,投资高不适宜大面积市场推广。
二是采用SNCR(SelectiveNon-CatalyticReduction)烟气尾部处理技术。该技术存在的问题是消耗氨水或尿素溶液,操作复杂,增加运行成本。
三是采用烟气再循环脱硝技术。该技术会降低锅炉热效率,运行稳定性差,负荷适应性差,同时增加运行成本。
燃气工业锅炉脱硝技术存在的不足是:锅炉热效率低,运行成本高,负荷适应性差,自动控制的智能化程度低。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷,本发明提供一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统与方法,能够在保证锅炉安全稳定运行、不增加运行成本的前提下,实现锅炉烟气脱硝。
为实现上述目的,本发明采取如下技术方案:
一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统,包括:控制模块,传感器模块,数据采集模块,电动调节阀。其中,
所述电动调节阀设置在烟气循环管道上,通过调节其开度大小控制烟气的流量。
所述控制模块是所述系统的控制中心,对所述数据采集模块输入的传感器的数据进行逻辑运算,根据逻辑运算的结果输出控制信号至电动调节阀,通过调节其开度大小控制烟气中的氧含量、氮氧化物的排放量,进行负荷调整,以及异常情况报警控制。
所述传感器模块用于输出所述系统的模拟量信号至所述数据采集模块。
所述数据采集模块用于采集所述传感器模块的输出信号,将获得的数字信号送至所述控制模块。
进一步地,所述控制模块采用单片机或可编程逻辑控制器。
进一步地,所述控制模块通过无线通信模块与互联网连接,实现对异地设备的远程监测。
进一步地,所述传感器模块包括:余热回收装置进口烟气压力传感器,余热回收装置出口烟气压力传感器,余热回收装置出口烟气温度传感器,氧含量传感器,氮氧化物含量传感器。其中,
所述余热回收装置进口烟气压力传感器安装在余热回收装置进口处,输出反映余热回收装置进口处烟气的压力大小的模拟信号。
所述余热回收装置出口烟气压力传感器安装在余热回收装置出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气的压力大小的模拟信号。
所述余热回收装置出口烟气温度传感器安装在余热回收装置出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气温度的模拟信号。
所述氧含量传感器安装在余热回收装置的出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气的含氧量的模拟信号。
所述氮氧化物含量传感器安装在余热回收装置出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气的氮氧化物含量的模拟信号。
一种应用所述系统进行控制的方法,包括以下步骤:
步骤1,烟气中氧含量和氮氧化物排放量控制。
步骤1.1,数据采集模块实时采集氧含量传感器的输出信号,并送至控制模块;在控制模块中将实时的氧含量与预先设定的氧含量阈值进行比较,根据比较结果调节烟气循环管道上的电动调节阀的开度:实时的氧含量大于所述阈值时,减小开度;小于所述阈值时,增大开度,从而使烟气中的氧含量保持稳定。
步骤1.2,数据采集模块实时采集氮氧化物含量传感器的输出信号,并送至控制模块;在控制模块中将实时的氮氧化物含量与预先设定的氮氧化物含量阈值进行比较,根据比较结果进一步调节烟气循环管道上的电动调节阀的开度:实时的氮氧化物含量大于所述阈值时,减小开度;小于所述阈值时,增大开度,从而使烟气中的氧含量保持稳定,氮氧化物排放量被控制在标准规定的范围内。
步骤2,负荷调整。
当系统负荷减少时,燃烧机负荷降低,锅炉出力降低,烟气中的氧含量减少。按照步骤1所述的方法自动调节所述电动调节阀的开度,使烟气中的氧含量保持稳定,氮氧化物排放量被控制在标准规定的范围内,从而使负荷保持稳定。
当系统负荷增加时,燃烧机负荷增大,锅炉出力提高,烟气中的氧含量增加。按照步骤1所述的方法自动调节所述电动调节阀的开度,使烟气中的氧含量保持稳定,氮氧化物排放量被控制在标准规定的范围内,从而使负荷保持稳定。
步骤3,异常报警提示。
步骤3.1,数据采集模块实时采集余热回收装置进口压力传感器和出口压力传感器的输出信号,并送至控制模块。在控制模块中计算所述进口与出口的压力差,并与设定的压力差阈值进行比较,若大于阈值,控制模块发出报警信号,提示阻力过大。
步骤3.2,数据采集模块实时采集余热回收装置出口烟气温度传感器的输出信号,并送至控制模块,在控制模块中与设定的阈值进行比较,若高于设定阈值,控制模块发出报警信号,提示余热回收装置换热效果差或存在泄漏故障。
进一步地,所述烟气中的氧含量被控制在3-3.5%。
进一步地,所述烟气中的氮氧化物排放量被控制在每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克的范围内。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明能够在保证锅炉安全稳定运行的基础上,根据锅炉负荷的变化,通过自动调节电动调节阀的开度改变烟气循环流量,从而将烟气中氮氧化物含量控制在每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克的范围内,并使锅炉热效率提高5%左右。
附图说明
图1为本发明所述系统的原理框图。
图中:1-控制模块,2-传感器模块,21-余热回收装置进口烟气压力传感器,22-余热回收装置出口烟气压力传感器,23-余热回收装置出口烟气温度传感器,24-氧含量传感器,25-氮氧化物含量传感器,3-数据采集模块,4-电动调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明所述的一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝技术系统的原理框图如图1所示,包括:控制模块1,传感器模块2,数据采集模块3,电动调节阀4。其中,
电动调节阀4设置在烟气循环管道上,通过调节其开度大小控制烟气的流量。
控制模块1是所述系统的控制中心,对所述数据采集模块3输入的传感器的数据进行逻辑运算,根据逻辑运算的结果输出控制信号至电动调节阀4,通过调节其开度大小控制烟气中的氧含量、氮氧化物的排放量,进行负荷调整,以及异常情况报警控制。控制模块1采用单片机或可编程逻辑控制器。控制模块1通过无线通信模块(图中未画出)与互联网连接,通过远程监测系统对异地用户的众多设备进行远程监测,实现锅炉状态和脱硝效果在线监测、远程维护管理、数据存储和远程数据提取等功能。
传感器模块2用于输出系统的模拟量信号至数据采集模块3,包括:余热回收装置进口烟气压力传感器21,余热回收装置出口烟气压力传感器22,余热回收装置出口烟气温度传感器23,氧含量传感器24,氮氧化物含量传感器25,数据采集模块3,电动调节阀4。其中,
余热回收装置进口烟气压力传感器21,安装在余热回收装置(图中未画出)的进口位置,输出余热回收装置进口烟气的压力信号,输出4-20毫安电流信号。
余热回收装置出口烟气压力传感器22,安装在余热回收装置出口位置,输出余热回收装置出口烟气的压力信号,输出4-20毫安电流信号。
余热回收装置出口烟气温度传感器23,安装在余热回收装置出口位置,输出余热回收装置出口烟气的温度信号,输出4-20毫安电流信号。
氧含量传感器24,安装在余热回收装置出口位置,输出余热回收装置出口烟气的含氧量信号,输出模拟量4-20毫安电流信号。
氮氧化物含量传感器25,安装在余热回收装置出口位置,输出余热回收装置出口烟气的氮氧化物含量信号,输出4-20毫安电流信号。
数据采集模块3用于采集所述传感器模块2的输出信号,将获得的数字信号送至所述控制模块1。
在供能系统平衡时,锅炉出口温度、烟气氧含量和氮氧化物含量均处于平衡状态。当系统负荷发生变化破坏了系统的平衡状态时,本发明所述系统按照以下方法进行调节。
(1)数据采集模块3实时采集氧含量传感器25和氮氧化物含量传感器26的输出信号,并送至控制模块1。在控制模块1中,首先比较实时的氧含量数值与预先设定的氧含量阈值的大小,根据比较结果调节烟气循环管道上的电动调节阀4的开度:如果实时的氧含量大于所述阈值,减小开度;小于所述阈值,增大开度,从而使烟气中的氧含量保持稳定使烟气中的氧含量保持稳定。然后,比较实时的氧含量数值与预先设定的氮氧化物阈值的大小,根据比较结果进一步调节烟气循环管道上的电动调节阀4的开度:当实时的氮氧化物含量大于所述阈值时,减小开度;小于所述阈值时,增大开度,使烟气中的氧含量维持在3-3.5%范围内,每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克。
(2)当系统负荷减少时,燃烧机负荷降低,锅炉出力降低,烟气中的氧含量减少,氧含量数值低于设定的阈值,关小电动调节阀4的开度,同时进行氮氧化物含量修正调整,从而使烟气中氧含量维持在3-3.5%范围内,每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克。调节结束,实现新的系统平衡。
当系统负荷增加时,燃烧机负荷增大,锅炉出力提高,烟气中的氧含量增加,氧含量数值高于设定值,开大电动调节阀4的开度,同时进行氮氧化物修正调整,使烟气中的氧含量维持在3-3.5%范围内,每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克。调节结束,实现新的系统平衡。
当系统出现异常情况时可以自动报警。
一种是阻力过大的情况。这时数据采集模块3实时采集余热回收装置进口压力传感器21和出口压力传感器22的输出信号,并送至控制模块1。在控制模块中1计算所述进口与出口的压力差,并与设定的压力差阈值进行比较,若大于阈值,控制模块发出报警信号,提示阻力过大需要及时清洗,否则将会影响换热,影响系统效率,增加运行成本。
另一种是余热回收装置出现换热效果差或存在泄漏故障。这时数据采集模块3实时采集余热回收装置出口烟气温度传感器23的输出信号,并送至控制模块1,在控制模块1中与设定的阈值进行比较,若高于设定阈值,控制模块1发出报警信号,提示余热回收装置换热效果差或存在泄漏故障,需要及时清洗或焊补,否则将会影响换热,影响系统效率,增加运行成本。
实验表明,应用本发明所述的装置,可以使锅炉热效率提高5%左右。
本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统,其特征在于包括:控制模块(1),传感器模块(2),数据采集模块(3),电动调节阀(4);其中,
所述电动调节阀(4)设置在烟气循环管道上,通过调节其开度大小控制烟气的流量;
所述控制模块(1)是所述系统的控制中心,对所述数据采集模块(3)输入的传感器的数据进行逻辑运算,根据逻辑运算的结果输出控制信号至电动调节阀(4),通过调节其开度大小控制烟气中的氧含量、氮氧化物的排放量,进行负荷调整,以及异常情况报警控制;
所述传感器模块(2)用于输出所述系统的模拟量信号至所述数据采集模块(3);
所述数据采集模块(3)用于采集所述传感器模块(2)的输出信号,将获得的数字信号送至所述控制模块(1)。
2.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统,其特征在于,所述控制模块(1)采用单片机或可编程逻辑控制器。
3.根据权利要求1或2所述的燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统,其特征在于,所述控制模块(1)通过无线通信模块与互联网连接,实现对异地设备的远程监测。
4.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气外循环智能脱硝系统,其特征在于,所述传感器模块(2)包括:余热回收装置进口烟气压力传感器(21),余热回收装置出口烟气压力传感器(22),余热回收装置出口烟气温度传感器(23),氧含量传感器(24),氮氧化物含量传感器(25);其中,
所述余热回收装置进口烟气压力传感器(21)安装在余热回收装置进口处,输出反映余热回收装置进口处烟气压力大小的模拟信号;
所述余热回收装置出口烟气压力传感器(22)安装在余热回收装置出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气压力大小的模拟信号;
所述余热回收装置出口烟气温度传感器(23)安装在余热回收装置出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气温度的模拟信号;
所述氧含量传感器(24)安装在余热回收装置的出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气的含氧量的模拟信号;
所述氮氧化物含量传感器(25)安装在余热回收装置出口处,输出反映余热回收装置出口处烟气的氮氧化物含量的模拟信号。
5.一种应用权利要求1所述系统进行控制的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1,烟气中氧含量和氮氧化物排放量控制;
步骤1.1,数据采集模块(3)实时采集氧含量传感器(24)的输出信号,并送至控制模块(1);在控制模块(1)中将实时的氧含量与预先设定的氧含量阈值进行比较,根据比较结果调节烟气循环管道上的电动调节阀(4)的开度:实时的氧含量大于所述阈值时,减小开度;小于所述阈值时,增大开度,从而使烟气中的氧含量保持稳定;
步骤1.2,数据采集模块(3)实时采集氮氧化物含量传感器(25)的输出信号,并送至控制模块(1);在控制模块(1)中将实时的氮氧化物含量与预先设定的氮氧化物含量阈值进行比较,根据比较结果进一步调节烟气循环管道上的电动调节阀(4)的开度:实时的氮氧化物含量大于所述阈值时,减小开度;小于所述阈值时,增大开度,从而使烟气中的氧含量保持稳定,氮氧化物排放量被控制在标准规定的范围内;
步骤2,负荷调整;
当系统负荷减少时,燃烧机负荷降低,锅炉出力降低,烟气中的氧含量减少;按照步骤1所述的方法自动调节所述电动调节阀(4)的开度,使烟气中的氧含量保持稳定,氮氧化物排放量被控制在标准规定的范围内,从而使负荷保持稳定;
当系统负荷增加时,燃烧机负荷增大,锅炉出力提高,烟气中的氧含量增加;按照步骤1所述的方法自动调节所述电动调节阀(4)的开度,使烟气中的氧含量保持稳定,氮氧化物排放量被控制在标准规定的范围内,从而使负荷保持稳定;
步骤3,异常报警提示;
步骤3.1,数据采集模块(3)实时采集余热回收装置进口压力传感器(21)和出口压力传感器(22)的输出信号,并送至控制模块(1);在控制模块(1)中计算所述进口与出口的压力差,并与设定的压力差阈值进行比较,若大于阈值,控制模块(1)发出报警信号,提示阻力过大;
步骤3.2,数据采集模块(3)实时采集余热回收装置出口烟气温度传感器(23)的输出信号,并送至控制模块(1),在控制模块(1)中与设定的阈值进行比较,若高于设定阈值,控制模块(1)发出报警信号,提示余热回收装置换热效果差或存在泄漏故障。
6.根据权利要求5所述的方法,所述烟气中的氧含量被控制在3-3.5%。
7.根据权利要求5所述的方法,所述烟气中的氮氧化物排放量被控制在每立方米烟气中氮氧化物含量不超过80毫克的范围内。
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