CN105953251A - 烟气再循环节能减排智能装置和控制方法 - Google Patents

烟气再循环节能减排智能装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃气工业锅炉领域，具体涉及烟气再循环节能减排智能装置和控制方法。所述烟气再循环节能减排智能装置，包括控制模块，温度传感器，氮氧化物浓度传感器，数据采集模块，电动调节阀和混合冷凝器，所述电动调节阀设置在烟气循环管道上，所述数据采集模块采集所述温度传感器和氮氧化物浓度传感器输出的模拟信号，输出数字信号至所述控制模块，所述控制模块输出控制信号至所述电动调节阀。本发明能够在使锅炉安全稳定运行的基础上，减少冷凝水的前提下，实现降低锅炉氮氧化物排放，氮氧化物排放量降低率高于65％，同时提高锅炉效率3％左右，降低锅炉运行成本。

Description

烟气再循环节能减排智能装置和控制方法
技术领域
本发明涉及燃气工业锅炉领域，具体涉及烟气再循环节能减排智能装置和控制方法。
背景技术
目前，燃气锅炉常用的氮氧化物治理技术是烟气再循环脱硝技术，该技术优势是性价比高，改造周期短，氮氧化物排放量降低率高于50％，减排效果良好。该技术存在的不足是会降低锅炉热效率1％左右，增加能源消耗量，运行成本升高，运行稳定性差，运行时产生大量的冷凝水腐蚀管道及燃烧机，减少燃烧机使用寿命。
发明专利申请公开号为CN 105199749 A公开了一种焦炉烟囱废气氮氧化物控制方法和装置。该装置包括连通焦炉总烟道的废气主管和设置于焦炉废气开闭器风门上方的废气吹入机构，废气主管与焦炉总烟道之间设置有引风机，所述的废气吹入机构为三通翻板切换结构，其通路一端连通所述的废气主管，另外两端通路分别位于相邻的两个焦炉废气开闭器风门上方，通过翻板切换可改变废气的吹入方向。该发明的一种焦炉烟囱废气氮氧化物控制方法和装置是对现有焦炉生产设备进行改进，从而利用贫化空气的方法，对排放的氮氧化物含量进行有效控制。该发明的缺点是不能智能控制氮氧化物的排放。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供智能烟气再循环节能减排智能装置，本发明采取如下技术方案：
烟气再循环节能减排智能装置，包括：控制模块，混合冷凝器，烟气温度传感器，氮氧化物浓度传感器，电动调节阀，数据采集模块，锅炉和烟囱。所述锅炉右侧的锅炉出口连接锅炉烟道，所述锅炉烟道设置氮氧化物浓度传感器，所述锅炉烟道的末端和烟囱相连；所述锅炉左侧设置燃烧机，燃烧机上设置燃烧机入口风道，所述燃烧机入口风道设置与锅炉烟道连通的烟气循环管道，所述烟气循环管道上依次设置烟气温度传感器、混合冷凝器、电动调节阀，所述数据采集模块采集所述烟气温度传感器和所述氮氧化物浓度传感器输出的模拟信号，输出数字信号至所述控制模块，所述控制模块输出控制信号至所述电动调节阀。
所述烟气温度传感器安装在所述混合冷凝器出口处，用于输出反映混合冷凝器出口处烟气的模拟信号；所述氮氧化物浓度传感器安装在锅炉出口处，用于输出反映锅炉出口处烟气的氮氧化物浓度量的模拟信号。
所述控制模块作为所述智能装置的控制中心，对所述数据采集模块输入的所述氮氧化物浓度传感器输出的模拟信号进行逻辑运算，根据逻辑运算的结果输出控制信号至所述电动调节阀，通过调节其开度大小控制烟气中的氮氧化物、氮氧化物的排放量，进行负荷调整；对数据采集模块实时采集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，若低于设定值，控制模块发出报警信号，提示混合冷凝器冷凝换热效果差，及时处理维修。
所述混合冷凝器用于将循环烟气和助燃空气进行均匀混合，助燃空气直接吸收循环烟气中热量，从而提高助燃空气的温度，将循环烟气中的余热回收，起到节能作用，同时将循环烟气中的酸性水蒸气凝结成水排出。
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信号与互联网连接，实现对异地设备的远程监测。
本发明还提供烟气再循环节能减排智能装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1，控制烟气中氮氧化物排放量
数据采集模块实时采集氮氧化物浓度传感器的输出信号，并传送至控制模块，在控制模块1中将实时的氮氧化物浓度数值与预先设定的氮氧化物浓度阈值进行比较，根据比较结果来调节烟气循环管道上的电动调节阀的开度；
步骤2，异常报警提示
数据采集模块实时采集混合冷凝器出口的烟气温度传感器的输出信号，并传送至控制模块，与控制模块中设定的阈值进行比较，若低于设定值，控制模块发出报警信号，提示混合冷凝器冷凝换热效果差；
步骤3，混合冷凝器将烟气循环管道内的循环烟气和助燃空气进行均匀混合，助燃空气直接吸收循环烟气中热量，从而提高助燃空气的温度，将循环烟气中的余热回收，起到节能作用，同时将循环烟气中的酸性水蒸气凝结成水排出。
进一步的，所述烟气中的氮氧化物被控制在3-3.5％。
进一步的，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50毫克的范围。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明能够在使锅炉安全稳定运行的基础上，减少冷凝水的前提下，实现降低锅炉氮氧化物排放，氮氧化物排放量降低率高于65％，同时提高锅炉效率3％左右，降低锅炉运行成本。
附图说明
图1为本发明所述系统的原理框图。
图中所示：1-控制模块，2-混合冷凝器，3-烟气温度传感器，4-氮氧化物浓度传感器，5-电动调节阀，6-数据采集模块，7-烟气循环管道，8-锅炉出口，9-锅炉，10-锅炉烟道，11-燃烧机入口风道，12-燃烧机，13-烟囱。
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。
实施例1
本发明所述智能装置的原理如图1所示，包括：控制模块1，混合冷凝器2，烟气温度传感器3，氮氧化物浓度传感器4，电动调节阀5，数据采集模块6，锅炉9，燃烧机12和烟囱13。所述锅炉9右侧的锅炉出口8连接锅炉烟道10，所述锅炉烟道10设置氮氧化物浓度传感器4，所述锅炉烟道10的末端和烟囱13相连；所述锅炉9左侧设置燃烧机12，燃烧机12上设置燃烧机入口风道11，所述燃烧机入口风道11设置与锅炉烟道10连通的烟气循环管道7，所述烟气循环管道7上依次设置烟气温度传感器3、混合冷凝器2、电动调节阀5。
安装在所述混合冷凝器2的出口位置的烟气温度传感器3，输出所述混合冷凝器2出口的温度信号，输出4-20毫安电流信号。
安装在所述锅炉烟道10上的氮氧化物浓度传感器4，输出锅炉出口8烟气的氮氧化物浓度量信号，输出模拟量4-20毫安电流信号。
所述烟气温度传感器3和所述氮氧化物浓度传感器4用于输出所述智能装置的模拟量信号至数据采集模块6，数据采集模块6用于采集所述模拟信号，将获得的数字信号送至所述控制模块1。
设置在烟气循环管道7上的电动调节阀5，通过调节其开度大小控制烟气的流量。
控制模块1作为所述智能装置的控制中心，对所述数据采集模块6输入的氮氧化物浓度传感器4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5，通过调节其开度大小控制烟气中的氮氧化物、氮氧化物的排放量。控制模块1采用单片机或可编程逻辑控制器。控制模块1通过无线信号与互联网连接，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。
实施例2
本发明所述烟气再循环节能减排智能装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1，控制烟气中氮氧化物排放量
数据采集模块6实时采集氮氧化物浓度传感器4的输出信号，并传送至控制模块1，在控制模块1中将实时的氮氧化物浓度数值与预先设定的氮氧化物浓度阈值进行比较，根据比较结果来调节烟气循环管道7上的电动调节阀5的开度；
步骤2，异常报警提示
数据采集模块6实时采集混合冷凝器2出口的烟气温度传感器3的输出信号，并传送至控制模块1，与控制模块1中设定的阈值进行比较，若低于设定值，控制模块1发出报警信号，提示混合冷凝器2冷凝换热效果差；
步骤3，混合冷凝器2将烟气循环管道11内的循环烟气和助燃空气进行均匀混合。
所述烟气中的氮氧化物被控制在3-3.5％；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的含量不超过50毫克的范围内。
本发明所述智能装置的操作过程及工作原理如下：
(1)数据采集模块6实时采集氮氧化物含量传感器4的输出信号，并送至控制模块1。在控制模块1中，比较实时的氮氧化物含量数值与预先设定的氮氧化物阈值的大小，根据比较结果来调节烟气循环管道7上的电动调节阀5的开度，将循环烟气输送至燃烧机12中，以稀释助燃空气中氧含量，使燃烧速度和炉内温度降低，其中将循环烟气中的氮氧化物含量控制到小于等于每立方米烟气中氮氧化物含量50毫克。
(2)循环烟气经过混合冷凝器2，循环烟气在混合冷凝器2中与常温助燃空气混合，助燃空气直接吸收循环烟气中热量，将循环烟气中的余热回收，循环烟气经混合冷凝器2后温度降低，助燃空气经混合冷凝器2后温度提升，起到节能作用，同时循环烟气与常温助燃空气在混合冷凝器2中接触混合后，循环烟气中的酸性水蒸气预冷形成冷凝水排出循环系统，避免了循环烟气中的冷凝水进入燃烧机12中，腐蚀燃烧机12。
(3)当混合冷凝器2冷凝换热效果变差，所述智能装置能实施自动报警：
数据采集模块6实时采集混合冷凝器2出口烟气温度传感器3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，若低于设定值，控制模块1发出报警信号，提示混合冷凝器2冷凝换热效果差，及时处理维修。
实验表明，应用本发明所述智能装置，实现氮氧化物排放量降低率高于65％，同时使锅炉效率提高3％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.烟气再循环节能减排智能装置，包括控制模块，混合冷凝器，烟气温度传感器，氮氧化物浓度传感器，电动调节阀，数据采集模块，锅炉和烟囱，所述锅炉右侧的锅炉出口连接锅炉烟道，所述锅炉烟道的末端和烟囱相连；所述锅炉左侧设置燃烧机，燃烧机上设置燃烧机入口风道，所述燃烧机入口风道设置与锅炉烟道连通的烟气循环管道，其特征在于，所述烟气循环管道上依次设置烟气温度传感器、混合冷凝器、电动调节阀，所述氮氧化物浓度传感器安装在锅炉烟道上，所述数据采集模块采集所述烟气温度传感器和所述氮氧化物浓度传感器输出的模拟信号，输出数字信号至所述控制模块，所述控制模块输出控制信号至所述电动调节阀。
2.按照权利要求1所述智能装置，其特征在于，所述烟气温度传感器安装在混合冷凝器出口处。
3.按照权利要求1所述智能装置，其特征在于，所述控制模块采用单片机或可编程逻辑控制器。
4.按照权利要求1所述智能装置，其特征在于，所述控制模块通过无线信号与互联网连接。
5.烟气再循环节能减排智能装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，控制烟气中氮氧化物排放量
数据采集模块实时采集氮氧化物浓度传感器的输出信号，并传送至控制模块，在控制模块1中将实时的氮氧化物浓度数值与预先设定的氮氧化物浓度阈值进行比较，根据比较结果来调节烟气循环管道上的电动调节阀的开度；
步骤2，异常报警提示
数据采集模块实时采集混合冷凝器出口的烟气温度传感器的输出信号，并传送至控制模块，与控制模块中设定的阈值进行比较，若低于设定值，控制模块发出报警信号，提示混合冷凝器冷凝换热效果差；
步骤3，混合冷凝器将烟气循环管道内的循环烟气和助燃空气进行均匀混合，助燃空气直接吸收循环烟气中热量，从而提高助燃空气的温度，将循环烟气中的余热回收，起到节能作用，同时将循环烟气中的酸性水蒸气凝结成水排出。
6.按照权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述烟气中的氮氧化物被控制在3-3.5％。
7.按照权利要求5所述的控制方法，其特征在于，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50毫克的范围。
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