CN109899829A - 一种节能燃烧控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节能燃烧控制系统，所述燃烧控制系统至少包括燃烧室、煤气调节部、空气调节部、燃烧器、测温部、气体监测部和控制部，本节能燃烧控制系统不仅能减少燃料消耗，点火方便，提高工业炉的安全性和经济性，对于冶金加热炉还起到减少工件的氧化和烧损，提高经济效益。节能燃烧控制系统能精确控制工业炉的温升速率，并防止过热现象发生，延长工业炉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于仪器仪表控制系统技术领域，尤其是涉及种节能燃烧控制系统。
背景技术
燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。多用不锈钢或金属钛等耐腐蚀，耐高温的材料制成。燃烧器的作用是通过火焰燃烧使试样原子化。被雾化的试液进入燃烧器，在火焰温度和火焰气氛作用下，经过干燥、熔融、蒸发、离解等过程，产生大量的基态原子，以及部分激发态原子、离子和分子。一个设计良好的燃烧器应具有原子化效率高、噪声小、火焰稳定的性能，以保证有较高的吸收灵敏度和测定精密度。原子吸收光谱分析中常用缝隙燃烧器产生原子蒸气。根据所用燃气和助燃气的种类不同，燃烧器缝隙的长度，宽度各有不同，一般燃烧器上都标注有适用的燃气和助燃气。
气体燃烧器主要有天然气燃烧器和高炉煤气燃烧器两类。大容量天然气燃烧器大多采用多枪进气平流式。天然气枪放在调风器的空气通道内。高炉煤气燃烧器因高炉煤气发热量较低，着火困难，常在炽热的通道内燃烧，而后喷入燃烧室。气体燃烧器是通过乙炔、天然气或丙烷等可燃气体燃烧生成高温烟气的装置，也是热风炉的热源来源的关键装置，其中，燃烧室内燃气的燃烧效率高低，直接关系到热风炉的热处理效果。
而传统的气体燃烧室，主要包括壳体和一个燃烧器，燃烧器与燃气进口设置在同侧，并与燃烧室喷气口相对设置，燃气进入燃烧室内通过燃烧器进行燃烧，产生的高温烟气由喷气口喷射为加热炉加热提供热量，但由于燃烧器与喷气口相对设置，同时燃烧室内无任何阻隔，燃气在燃烧室内停留时间短，加上燃烧器喷火口与燃气接触面积有限，导致燃烧不充分，燃烧率低，其中，一部分燃气燃烧产生高温烟气，另一部分未燃烧的燃气随高温烟气气流带动由喷气口喷出，为加热炉供热，经换热后的烟气需要净化处理后才能达标排放，增加了烟气的净化处理程序，成本高，能耗大。
节能燃烧控制的核心思想是控制空气与煤气的最佳比例，而传统的燃烧控制是燃料与空气以固定的流量比例进行控制，由于煤气的热值有较大波动。致使固定比例的空煤比，并不能使燃烧处于最佳状态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能燃烧控制系统，所述燃烧控制系统至少包括燃烧室、煤气调节部、空气调节部、燃烧器、测温部、气体监测部和控制部；所述燃烧器分别连接有煤气管道和空气管道，所述煤气管道上设有煤气调节部，所述空气管道上设有空气调节部；所述控制部经有线和/或无线的方式与分别与所述煤气调节部、空气调节部、气体监测部相连，所述控制部基于设置于烟气管道上的气体监测部监测到的CO与O2比例信息与预设处理方案信息完成所述煤气调节部和/或空气调节部的控制从而实现煤气和/或空气进气量调节。
根据一个优选的实施方式，所述预设处理方案信息包括经烟道排出的CO与O2的百分数为最小时煤气进气量与空气进气量的最佳比例值K；当燃烧过程需要增加负载时，所述控制部控制空气调节部增加空气进气流量Kq，当空气流量完成Kq的增加量时，控制所述煤气调节部(106)增加煤气进气流量q，若增加负载未达到设定值，则继续交替增加空气进气量和煤气进气量，直至负载温度达到预设值；当燃烧过程需要减负载时，所述控制控制煤气调节部减少煤气进气量q，当煤气进气量完成q的减少量时，控制所述空气调节部减少空气进气量Kq，空气与煤气流量交替减少，直至负载温度达到设定值。
根据一个优选的实施方式，所述预设处理方案信息包括在预设时间的评估周期内，完成K值得再次评估，当气体监测部监测的废气中CO偏高，则适应性提高K值，当气体监测部监测的废气中O2含量偏高，则适应性减小K值，修正后的K值作为下一控制周期内空煤比的控制系数。
根据一个优选的实施方式，所述控制部经有线和/或无线的方式还与测温部相连，所述控制部基于所述测温部监测的温度值与预设的负载温度值信息完成所述煤气调节部的煤气进气量与所述空气调节部的空气进气量的调节。
根据一个优选的实施方式，所述煤气调节部、空气调节部为能精确并稳定控制流量的万能阀调节组件或全功能调节阀构成。
根据一个优选的实施方式，所述测温部在测量温度不高于1000℃时采用热电偶，在测量温度高于1000℃时采用黑体腔测温装置。
根据一个优选的实施方式，所述气体监测部为激光分析仪。
根据一个优选的实施方式，所述燃烧室至少还包括室壁、燃烧腔、拱顶，所述室壁由隔热材料构成。
根据一个优选的实施方式，通过如下方式实现煤气和/或空气进气量Qg的测量，其中，
本发明的有益效果是：
本技术方案的节能控制系统是以烟道尾气中的CO与O2的比例来调节进气管道中的空煤比，以炉膛温度来调节煤气进气量，加减负载时交替加载空气和煤气，从而使得加减负载时也能减少能量消耗。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
100-燃烧室，101-室壁，102-燃烧腔，103-拱顶，104-煤气管道，105-空气管道，106-煤气调节部，107-空气调节部，108-燃烧器，109-测温部，110-烟气管道，111-气体监测部，112-控制部。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例：
一种节能燃烧控制系统，如图1所示。所述燃烧控制系统至少包括燃烧室100、煤气调节部106、空气调节部107、燃烧器108、测温部109、气体监测部111和控制部112。
所述燃烧室100为燃烧装置，用于实现热能的转换与采集。所述煤气调节部106和空气调节部107用于实现对燃烧过程中的煤气进气量和空气进气量的控制与调节。所述测温部109用于完成燃烧室100内部燃烧腔104的温度监控。所述气体监测部111用于实现烟气种类与含量监测。所述控制部112用于对测温部109、气体监测部111的信息采集，并对煤气调节部106、空气调节部107进行控制。
优选地，所述燃烧室100至少还包括室壁101、燃烧腔102、拱顶103，所述室壁101由隔热材料构成。
优选地，所述煤气调节部106、空气调节部107为能精确并稳定控制流量的万能阀调节组件或全功能调节阀构成。所述万能阀的步长小，特性曲线单调递增，且可调比大，所以能对介质进行精确控制，是燃料与氧气的流量按控制部112发出的需要量注入燃烧器108，为系统节能需求提供保障。同时，万能阀具有的良好的小流量控制特性，使工业炉点火时不易熄火，点火变得十分容易，提高了运营的安全性和经济性。
优选地，，所述测温部109在测量温度不高于1000℃时采用热电偶，在测量温度高于1000℃时采用黑体腔测温装置。所述测温部109将黑体腔体与红外技术有机结合，可直接测量被测对象的真实温度，测量量程和精度都高于热电偶。与单独的红外测温相比，黑体腔测温避免了格子砖的反光干扰，是测量更真实。
所述气体监测部111为激光分析仪。在烟气成分检测采用大光程激光分析仪，不受工况热工参数波动的影响，能精确检测出CO和O2的含量，为控制系统的节能提供数据支持。
所述燃烧器108分别连接有煤气管道103和空气管道104，所述煤气管道103上设有煤气调节部106，所述空气管道104上设有空气调节部107。
所述控制部112经有线和/或无线的方式与分别与所述煤气调节部106、空气调节部107、气体监测部111相连。所述控制部112基于设置于烟气管道110上的气体监测部111监测到的CO与O2比例信息与预设处理方案信息完成所述煤气调节部106和/或空气调节部107的控制从而实现煤气和/或空气进气量调节。
优选地，所述预设处理方案信息包括经烟道110排出的CO与O2的百分数为最小时煤气进气量与空气进气量的最佳比例值K。在预设时间的评估周期内，完成K值得再次评估方案。
进一步地，当燃烧过程需要增加负载时，所述控制部112控制空气调节部107增加空气进气流量Kq，当空气流量完成Kq的增加量时，控制所述煤气调节部106增加煤气进气流量q，若增加负载未达到设定值，则继续交替增加空气进气量和煤气进气量，直至负载温度达到预设值。
当燃烧过程需要减负载时，所述控制112控制煤气调节部106减少煤气进气量q，当煤气进气量完成q的减少量时，控制所述空气调节部107减少空气进气量Kq，空气与煤气流量交替减少，直至负载温度达到设定值。
所述预设处理方案信息包括在预设时间的评估周期内，完成K值得再次评估，当气体监测部111监测的废气中CO偏高，则适应性提高K值，当气体监测部111监测的废气中O2含量偏高，则适应性减小K值，修正后的K值作为下一控制周期内空煤比的控制系数。
所述控制部112经有线和/或无线的方式还与测温部109相连，所述控制部112基于所述测温部109监测的温度值与预设的负载温度值信息完成所述煤气调节部106的煤气进气量与所述空气调节部107的空气进气量的调节。
进一步地，本系统通过如下方式实现煤气和/或空气进气量Qg的测量，其中，Qg为标准状态下的气体流量，单位为Nm3/h，△P为调节阀前后的压差，单位为kPa，Pm为阀前阀后绝对压力平均值，单位为kPa，G为质量比重(空气为1)，T为介质的绝对温度，Kv为万能阀特性曲线中对应开度流通能力参数值。
本节能燃烧控制系统不仅能减少燃料消耗，点火方便，提高工业炉的安全性和经济性，对于冶金加热炉还起到减少工件的氧化和烧损，提高经济效益。节能燃烧控制系统能精确控制工业炉的温升速率，并防止过热现象发生，延长工业炉的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种节能燃烧控制系统，其特征在于，所述燃烧控制系统至少包括燃烧室(100)、煤气调节部(106)、空气调节部(107)、燃烧器(108)、测温部(109)、气体监测部(111)和控制部(112)；
所述燃烧器(108)分别连接有煤气管道(103)和空气管道(104)，所述煤气管道(103)上设有煤气调节部(106)，所述空气管道(104)上设有空气调节部(107)；
所述控制部(112)经有线和/或无线的方式与分别与所述煤气调节部(106)、空气调节部(107)、气体监测部(111)相连，所述控制部(112)基于设置于烟气管道(110)上的气体监测部(111)监测到的CO与O2比例信息与预设处理方案信息完成所述煤气调节部(106)和/或空气调节部(107)的控制从而实现煤气和/或空气进气量调节。
2.如权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述预设处理方案信息包括经烟道(110)排出的CO与O2的百分数为最小时煤气进气量与空气进气量的最佳比例值K；
当燃烧过程需要增加负载时，所述控制部(112)控制空气调节部(107)增加空气进气流量Kq，当空气流量完成Kq的增加量时，控制所述煤气调节部(106)增加煤气进气流量q，若增加负载未达到设定值，则继续交替增加空气进气量和煤气进气量，直至负载温度达到预设值；
当燃烧过程需要减负载时，所述控制(112)控制煤气调节部(106)减少煤气进气量q，当煤气进气量完成q的减少量时，控制所述空气调节部(107)减少空气进气量Kq，空气与煤气流量交替减少，直至负载温度达到设定值。
3.如权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述预设处理方案信息包括在预设时间的评估周期内，完成K值得再次评估，当气体监测部(111)监测的废气中CO偏高，则适应性提高K值，当气体监测部(111)监测的废气中O2含量偏高，则适应性减小K值，修正后的K值作为下一控制周期内空煤比的控制系数。
4.如权利要求3所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述控制部(112)经有线和/或无线的方式还与测温部(109)相连，所述控制部(112)基于所述测温部(109)监测的温度值与预设的负载温度值信息完成所述煤气调节部(106)的煤气进气量与所述空气调节部(107)的空气进气量的调节。
5.如权利要求4所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述煤气调节部(106)、空气调节部(107)为能精确并稳定控制流量的万能阀调节组件或全功能调节阀构成。
6.如权利要求5所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述测温部(109)在测量温度不高于1000℃时采用热电偶，在测量温度高于1000℃时采用黑体腔测温装置。
7.如权利要求6所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述气体监测部(111)为激光分析仪。
8.如权利要求7所述的燃烧控制系统，其特征在于，所述燃烧室(100)至少还包括室壁(101)、燃烧腔(102)、拱顶(103)，所述室壁(101)由隔热材料构成。
9.如权利要求8所述的燃烧控制系统，其特征在于，通过如下方式实现煤气和/或空气进气量Qg的测量，其中，
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