CN109737449A - 一种燃烧采暖炉配风调节装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧采暖炉配风调节装置及控制方法，在燃烧炉体内下半部和上半部分别设置一次燃烧室和二次燃烧室，燃烧炉体内一次燃烧室下端设有灰分收集室，灰分收集室侧壁设有一次配风阀，二次燃烧室侧壁设有二次配风装置，还包括控制器以及与控制器连接的用于采集燃烧炉体排放气体污染物浓度的集成传感器，控制器用于控制调节二次配风装置配风量和一次配风阀开口大小，利用控制器根据排放气体污染物的浓度，实时控制二次配风装置配风量和一次配风阀开口大小，将燃烧状态控制在理想的范围内，达到节能减排的目的，本装置通过实时监测的烟气指标经过负反馈调节，使燃烧状态保持在80％以上，提高能源利用效率，降低污染排放。

Description

一种燃烧采暖炉配风调节装置及其控制方法

技术领域

本发明属于采暖设备装置，具体涉及一种燃烧采暖炉配风调节装置及其控制方法。

背景技术

传统采暖炉利用炉膛底部进风助燃，烟囱排烟方式进行燃烧，随着燃料不断燃烧产生的废渣会阻隔空气配给造成燃烧供氧不足产生大量颗粒态及气态污染物，而普通二次配风采暖炉虽然能部分解决此问题但二次配风与可燃气体混合不均匀，同时在燃烧室停留时间较短，导致燃烧不充分，热效率不高。以上两种常见取暖炉均不具有实时动态反馈调节，不能依据污染物排放水平控制进风量与燃烧状态，容易造成环境污染，浪费能源，不利于节能减排目标的实现。

现有设备涉及的高效采暖炉中，只针对水暖结构进行了优化，并没有对染物的的排放进行优化，从而达到节能减排的目的；二次配风采暖炉虽然能提高整体的燃烧效率并降低部分的污染排放烦，但并不能根据污染物实时浓度进行调节燃烧状态，难以让炉灶长时间保持高效燃烧状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃烧采暖炉配风调节装置及其控制方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种燃烧采暖炉配风调节装置，包括燃烧炉体，燃烧炉体内下半部和上半部分别为一次燃烧室和二次燃烧室，燃烧炉体内一次燃烧室下端设有灰分收集室，灰分收集室侧壁设有一次配风阀，二次燃烧室侧壁设有二次配风装置，还包括控制器以及与控制器连接的用于采集燃烧炉体排放气体污染物浓度的集成传感器，控制器用于控制调节二次配风装置配风量和一次配风阀开口大小。

进一步的，燃烧炉体上端设有烟囱，烟囱上端倾斜设有烟气防雨帽。

进一步的，集成传感器固定于烟气防雨帽下端，集成传感器通过数据传输线路连接于控制器，控制器通过集成传感器采集烟气中多种参数含量。

进一步的，采集烟气参数含量包括CO浓度、CO₂浓度、O₂浓度和PM2.5浓度、氮氧化物浓度、温度和湿度。

进一步的，燃烧炉体内壁设有耐火水泥。

进一步的，二次燃烧室包括固定于燃烧炉体内壁的二次配风孔的配风腔，配风腔镶嵌于耐火水泥内；配风腔侧壁均匀设有多个二次配风孔；配风腔与燃烧炉体内壁形成环形配风通道。

进一步的，二次配风装置包括嵌设于燃烧炉体侧壁且连通二次燃烧室内的二次配风管路，二次配风管路连接有二次配风泵。

进一步的，一次配风阀包括固定阀体和设置于固定阀体中间的电动阀门轴，固定阀体固定于燃烧炉体侧壁，固定阀体上设有配风口，电动阀门轴同轴固定有与配风口配合的配风扇叶，配风扇叶能够随电动阀门轴转动。

一种燃烧采暖炉配风调节装置的控制方法，包括以下步骤：

控制器通过集成传感器持续记录排放烟气中的污染物浓度数据，控制器通过预设燃烧效率以及烟气中污染物的浓度，实时将逻辑信号传递给二次配风泵和一次配风阀门，通过二次配风泵的风量以及一次配风阀门的开合角度，达到调节燃烧状态的目的。

进一步的，在控制器中预设烟气污染物浓度的上限C1、燃效效率下限a、烟气中剩余氧气浓度下限b和剩余氧气浓度上线d；

控制器实时对比集成传感器处传输来的烟气中污染物浓度数据C2、剩余氧气浓度C3和CO与CO₂浓度；

如果C2<C1且[CO₂/(CO+CO₂)]>a，则保持该状态不变；

如果C2>C1且C3<b，梯度调整一次配风阀门，并实时计算反馈数据，直至C2<C1为止；

如果[CO₂/(CO+CO₂)]<a且C3<b，判定二次配风不足，控制器提高二次配风泵流量，直至[CO₂/(CO+CO₂)]>a为止；

如C3>d，则判定为配风过量，控制器同时降低一次配风阀门角度并降低二次配风泵流量，直至C3<d为止。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种燃烧采暖炉配风调节装置，包括燃烧炉体，燃烧炉体内下半部和上半部分别为一次燃烧室和二次燃烧室，燃烧炉体内一次燃烧室下端设有灰分收集室，灰分收集室侧壁设有一次配风阀，二次燃烧室侧壁设有二次配风装置，还包括控制器以及与控制器连接的用于采集燃烧炉体排放气体污染物浓度的集成传感器，控制器用于控制调节二次配风装置配风量和一次配风阀开口大小，利用带有二次配风装置的二次燃烧室对燃烧室内的气体进行二次燃烧，利用控制器根据排放气体污染物的浓度，实时控制二次配风装置配风量和一次配风阀开口大小，将燃烧状态控制在理想的范围内，达到节能减排的目的，本装置通过实时监测的烟气指标经过负反馈调节，提高能源利用效率，降低污染排放。

进一步的，燃烧炉体上端设有烟囱，烟囱上端倾斜设有烟气防雨帽，集成传感器固定于烟气防雨帽下端，集成传感器通过数据传输线路连接于控制器，利用烟气热量排放气流冲击对烟囱上端倾斜设置的烟气防雨帽上的集成传感器冲击，保证测量数据的准确性。

进一步的，二次燃烧室包括固定于燃烧炉体内壁的二次配风孔的配风腔，配风腔镶嵌于耐火水泥内；配风腔侧壁均匀设有多个二次配风孔；配风腔与燃烧炉体内壁形成环形配风通道，能够使二次配风从二次配风孔均匀进入二次燃烧室内，保证二次燃烧室的气体充分燃烧。

本发明一种燃烧采暖炉配风调节装置的控制方法，利用控制器根据实时数据的计算结果，控制二次配风泵的电压以及一次配风阀门的转向角度，实时监测的烟气指标经过负反馈调节，使燃烧状态保持在80％以上，提高能源利用效率，降低污染排放。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为一次配风阀的结构图。

其中，1、烟气防雨帽；2、烟囱；3、二次燃烧室；4、一次配风阀；5、灰分收集室；6、一次燃烧室；7、耐火水泥；8、二次配风泵；9、二次配风管路；10、配风腔；11、燃烧炉体；12、控制器；13、数据传输线路；14、集成传感器；15、电动阀门轴；16、配风扇叶；17、固定阀体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1、图2所示，一种燃烧采暖炉配风调节装置，包括燃烧炉体11，燃烧炉体11内下半部和上半部分别为一次燃烧室6和二次燃烧室3，燃烧炉体内一次燃烧室6下端设有灰分收集室5，灰分收集室5侧壁设有一次配风阀4，二次燃烧室3侧壁设有二次配风装置，燃烧炉体11上端设有烟囱2，烟囱2上端倾斜设有烟气防雨帽1；

还包括控制器12以及固定于烟气防雨帽1下端的集成传感器14，集成传感器14通过数据传输线路13连接于控制器12，控制器12通过集成传感器14采集烟气中多种参数含量，采集烟气参数含量包括CO浓度、CO₂浓度、O₂浓度和PM2.5浓度、氮氧化物浓度、温度和湿度；

燃烧炉体11内壁设有耐火水泥7；

二次燃烧室3包括固定于燃烧炉体内壁的二次配风孔的配风腔10，配风腔10镶嵌于耐火水泥内；配风腔10侧壁均匀设有多个二次配风孔；配风腔10与燃烧炉体内壁的耐火水泥表面形成环形配风通道，能够使二次配风从二次配风孔均匀进入二次燃烧室3内，保证二次燃烧室3的气体充分燃烧；

二次配风装置包括嵌设于燃烧炉体侧壁且连通二次燃烧室3内的二次配风管路9，二次配风管路9连接有二次配风泵8；

如图2所示，一次配风阀4包括固定阀体17和设置于固定阀体17中间的电动阀门轴15，固定阀体17固定于燃烧炉体11侧壁，固定阀体17上设有配风口，电动阀门轴15同轴固定有与配风口配合的配风扇叶16，配风扇叶16能够随电动阀门轴15转动，从而控制配风口开口大小；

下面结合附图对本发明的结构原理和使用步骤作进一步说明：

燃料物在一次燃烧室6中发生热解反应，生成大量可燃性气体和颗粒物；可燃性气体和颗粒物进入二次燃烧室，可燃性烟气与二次燃烧室3的二次配风装置配风进行充分混合后发生燃烧反应，烟气经过烟囱排入大气；

在烟囱的顶部设有烟气防雨帽，烟气防雨帽上设有集成传感器，集成传感器朝下放置，直接暴露于烟气中，并能排除风雨等的影响；

控制器通过集成传感器持续记录排放烟气中的污染物数据，包括CO浓度、CO₂浓度、O₂浓度和PM2.5浓度、氮氧化物浓度、温度和湿度；通过数据传输线路传输给控制器12，控制器通过预设燃烧效率以及烟气中污染物的浓度，实时将逻辑信号传递给二次配风泵和一次配风阀门，通过二次配风泵的风量以及一次配风阀门的开合角度，达到调节燃烧状态的目的，实现实时负反馈调节燃烧状态和污染物浓度的目的；

预先在控制器中输入污染物浓度的上限(记为C1)以及燃效效率下限(80％)、烟气中剩余氧气浓度下限(5％)和剩余氧气浓度上线(15％)；

令控制器实时对比集成传感器处传输来的实时数据，即污染物浓度数据C2，剩余氧气浓度C3和CO与CO₂浓度，如C2<C1且[CO₂/(CO+CO₂)]>80％，则保持该状态不变；

如C2>C1且C3<5％，则判定为一次配风量不足，梯度调整一次配风阀门，每秒1°，并实时计算反馈数据，直至C2<C1为止；

如[CO₂/(CO+CO₂)]<80％且C3<5％，判定二次配风不足，控制器提高二次配风泵流量，梯度为每秒增加0.1m³/h，直至[CO₂/(CO+CO₂)]>80％为止；

如C3>15％，则判定为配风过量，逻辑控制器同时降低一次配风阀门角度并降低二次配风泵流量，直至C3<15％为止。若出现其他逻辑判定条件，则启动新的逻辑反馈调节；

如烟气参数超过自动处理范围，警告管理员。

通过以上操作，本发明实现了对采暖炉燃烧状态和污染物排放的智能调节。该系统能有效提高采暖炉的热效率，降低污染物的排放，对节能减排政策的执行具有显著意义。

Claims (10)

1.一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，包括燃烧炉体(11)，燃烧炉体(11)内下半部和上半部分别为一次燃烧室(6)和二次燃烧室(3)，燃烧炉体内一次燃烧室(6)下端设有灰分收集室(5)，灰分收集室(5)侧壁设有一次配风阀(4)，二次燃烧室(3)侧壁设有二次配风装置，还包括控制器(12)以及与控制器(12)连接的用于采集燃烧炉体(11)排放气体污染物浓度的集成传感器(14)，控制器(12)用于控制调节二次配风装置配风量和一次配风阀(4)开口大小。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，燃烧炉体(11)上端设有烟囱(2)，烟囱(2)上端倾斜设有烟气防雨帽(1)。

3.根据权利要求2所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，集成传感器(14)固定于烟气防雨帽(1)下端，集成传感器(14)通过数据传输线路(13)连接于控制器(12)。

4.根据权利要求3所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，采集烟气参数含量包括CO浓度、CO₂浓度、O₂浓度和PM2.5浓度、氮氧化物浓度、温度和湿度。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，燃烧炉体(11)内壁设有耐火水泥(7)。

6.根据权利要求5所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，二次燃烧室(3)包括固定于燃烧炉体内壁的二次配风孔的配风腔(10)，配风腔(10)镶嵌于耐火水泥内；配风腔(10)侧壁均匀设有多个二次配风孔；配风腔(10)与燃烧炉体内壁形成环形配风通道。

7.根据权利要求1所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，二次配风装置包括嵌设于燃烧炉体侧壁且连通二次燃烧室(3)内的二次配风管路(9)，二次配风管路(9)连接有二次配风泵(8)。

8.根据权利要求1所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置，其特征在于，一次配风阀(4)包括固定阀体(17)和设置于固定阀体(17)中间的电动阀门轴(15)，固定阀体(17)固定于燃烧炉体(11)侧壁，固定阀体(17)上设有配风口，电动阀门轴(15)同轴固定有与配风口配合的配风扇叶(16)，配风扇叶(16)能够随电动阀门轴(15)转动。

9.一种基于根据权利要求1所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制器通过集成传感器持续记录排放烟气中的污染物浓度数据，控制器通过预设燃烧效率以及烟气中污染物的浓度，实时将逻辑信号传递给二次配风泵和一次配风阀门，通过二次配风泵的风量以及一次配风阀门的开合角度，达到调节燃烧状态的目的。

10.根据权利要求9所述的一种燃烧采暖炉配风调节装置的控制方法，其特征在于，

在控制器中预设烟气污染物浓度的上限C1、燃效效率下限a、烟气中剩余氧气浓度下限b和剩余氧气浓度上线d；

控制器实时对比集成传感器处传输来的烟气中污染物浓度数据C2、剩余氧气浓度C3和CO与CO₂浓度；

如果C2<C1且[CO₂/(CO+CO₂)]>a，则保持该状态不变；

如果C2>C1且C3<b，梯度调整一次配风阀门，并实时计算反馈数据，直至C2<C1为止；

如果[CO₂/(CO+CO₂)]<a且C3<b，判定二次配风不足，控制器提高二次配风泵流量，直至[CO₂/(CO+CO₂)]>a为止；

如C3>d，则判定为配风过量，控制器同时降低一次配风阀门角度并降低二次配风泵流量，直至C3<d为止。