CN110822471A - 一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法，该系统包括：锅炉系统、主控制器和离心风机，离心风机通过风管与锅炉系统相连通，风管上设置有风量传感器一和比例阀一，风量传感器一和比例阀一均与主控制器电性连接，通过主控制器控制离心风机的扰动风量。本发明能够实现锅炉进风量的自动化调节，确定锅炉燃烧系统总风量的目标值，保证了锅炉的燃烧效率。

Description

一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法

技术领域

本发明属于锅炉设备技术领域，更具体的说是涉及一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法。

背景技术

传统的锅炉燃烧器所配鼓风机都是强制鼓风，鼓风机始终处于一种同频率下高速运转状态，进风量一般通过锅炉进风口上安装的机械式风门进行调节控制，通过伺服电机控制连杆机构来调节风门的开度。其不足之处在于：这种控制方式不能使得燃料供应量与供风量之间精确匹配，从而不能保证燃料的充分燃烧，也使得锅炉尾气排放波动大，不能稳定。为了保证燃烧更加充分，通常会引入氧量信号进行燃烧控制中送风调节，但是氧量信号受燃烧波动的影响比较大，而且煤种的变化，不同工况氧量信号也完全不同，长期运行甚至会出现氧量测量仪表堵塞、漂移等情况，锅炉的运行效率无法量化与准确控制。

因此，如何提供一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法，能够实现锅炉进风量的自动化调节，确定锅炉燃烧系统总风量的目标值，保证了锅炉的燃烧效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，包括：锅炉系统、主控制器和离心风机，所述离心风机通过风管与所述锅炉系统相连通，所述风管上设置有风量传感器一和比例阀一，所述风量传感器一和所述比例阀一均与所述主控制器电性连接，通过所述主控制器控制所述离心风机的扰动风量。

优选的，所述锅炉系统包括锅炉本体、燃烧器、储气室、燃料箱和储水箱，其中所述储气室和所述燃料箱均与所述燃烧器相连通，所述燃烧器和所述储水箱均与所述锅炉本体相连。

优选的，所述锅炉系统还包括副控制器，所述燃烧器与所述储气室连通的气管上设置有风量传感器二和比例阀二，所述燃烧器和所述燃料箱连通的管路上设置有燃料泵和比例阀三，所述风量传感器二、所述比例阀二、所述燃料泵和所述比例阀三均与所述副控制器电性连接。

优选的，所述储气室连通有空气压缩机，所述储气室与所述空气压缩机连通的气管上设置有比例阀四，所述储气室内设置有压力传感器一，所述压力传感器一和所述比例阀四均与所述副控制器电性连接。

优选的，所述锅炉系统还包括助剂箱，所述助剂箱通过管路连接在所述储气室与所述燃烧器之间，且所述管路上设置有比例阀六。

优选的，所述储水箱与所述锅炉本体连通的水管上设置有水泵和比例阀五，所述水泵和所述比例阀五均与所述副控制器电性连接。

一种确定锅炉燃烧系统总风量的方法，通过主控制器获取锅炉系统的锅炉燃烧效率值；

通过副控制器获取当前所述锅炉燃烧系统的风煤比初始值，其中所述风煤比初始值为总风量初始值与总燃料量的比值；

通过副控制器获取当前所述锅炉系统的氧量输入值；

通过副控制器获取当前所述锅炉系统的氧量预设值，其中，所述氧量预设值由锅炉负荷的函数自动给定；

根据氧量输入值与所述氧量预设值的关系确定离心风机扰动风量的扰动方向，其中，所述扰动方向表征所述扰动风量的增加或减小；

根据所述扰动方向逐渐改变所述扰动风量直至达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值；

根据所述锅炉燃烧效率极大值获取氧量最佳值；

根据所述氧量最佳值获取风煤比最佳值；

计算所述风煤比最佳值与所述总煤料量的乘积以获取总风量目标值。

优选的，通过主控制器获取当前所述锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值具体包括：

获取所述锅炉燃烧系统的输入能量；

获取所述锅炉燃烧系统的输出能量；

通过所述输出能量与所述输入能量的比值获取所述锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值。

优选的，根据所述氧量输入值与所述氧量预设值的关系确定扰动风量的扰动方向具体包括：

判断所述氧量输入值是否高于所述氧量预设值；

当所述氧量输入值高于所述氧量预设值时，则确定所述扰动方向的初始方向为减小的方向；

当所述氧量输入值低于所述氧量预设值时，则确定所述扰动方向的初始方向为增加的方向；

根据所述扰动风量的步长设定值和所述扰动方向的初始方向增加或减小所述扰动风量；

当达到所述步时设定值时，判断所述锅炉燃烧效率输入值是否增加；

如果是，则确定所述扰动风量的初始方向正确，则所述扰动方向与所述扰动方向的初始方向相同；

如果否，则确定所述扰动风量的初始方向错误，则所述扰动方向与所述扰动方向的初始方向相反。

优选的，当所述扰动风量的初始方向为增加的方向时，所述根据所述扰动方向逐渐改变所述扰动风量直至达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值具体包括：

根据所述步长设定值增加所述扰动风量，根据所述步时设定值获取锅炉系统的燃烧效率值，直到达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值；

当所述扰动风量的初始方向为减小的方向时，所述根据所述扰动方向逐渐改变所述扰动风量直至达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值具体包括：

根据所述步长设定值减小所述扰动风量，根据所述步时设定值获取所述锅炉系统的燃烧效率值，直到达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值。

本发明的有益效果在于：

本发明对锅炉效率进行量化，根据煤种自动匹配送风量，使得送风控制与锅炉效率直接关联，能够实现锅炉进风量的自动化调节，确定锅炉燃烧系统总风量的目标值，保证了锅炉的燃烧效率；本发明适应性强，可以自动适应煤种的变化，当煤种发生变化时系统会自动识别，并自动启动自动寻优，寻找风煤的最优配比，保证锅炉效率；本发明可靠性高，避开常规控制，不采用氧量信号进行闭环调节，而是用锅炉效率为寻优对象，自动寻找风煤配比，进而控制总风量，使得氧量信号的异常与短线均不影响燃烧自动的控制品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构框图。

图2附图为本发明锅炉系统的结构框图。

其中，图中，

1-锅炉系统；2-主控制器；3-离心风机；4-风量传感器一；5-比例阀一；6-锅炉本体；7-燃烧器；8-储气室；9-燃料箱；10-副控制器；11-风量传感器二；12-比例阀二；13-燃料泵；14-比例阀三；15-空气压缩机；16-比例阀四；17-助剂箱；18-比例阀六；19-水泵；20-比例阀五；21-储水箱；22-压力传感器一。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-2，本发明提供了一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，包括：锅炉系统1、主控制器2和离心风机3，离心风机3通过风管与锅炉系统1相连通，风管上设置有风量传感器一4和比例阀一5，风量传感器一4和比例阀一5均与主控制器2电性连接，通过主控制器2控制离心风机3的扰动风量。本发明对锅炉效率进行量化，风量传感器一4监测到离心风机3的进风量数据传输至主控制器2，主控制器2控制比例阀一5的开启大小，自动匹配送风量，使得送风控制与锅炉效率直接关联，能够实现锅炉进风量的自动化调节，实现扰动风量的调整，保证了锅炉的燃烧效率，。

在另一种实施例中，锅炉系统1包括锅炉本体6、燃烧器7、储气室8、燃料箱9和储水箱21，其中储气室8和燃料箱9均与燃烧器7相连通，燃烧器7和储水箱21均与锅炉本体6相连。储气室8用于向燃烧器7提供氧气，燃料箱9用于向燃烧器7提供煤燃料，储水箱21用于向锅炉本体6内提供水源；锅炉本体6内设置有温度传感器和压力传感器二，温度传感器和压力传感器二均与副控制器电性连接10。

在另一种实施例中，锅炉系统1还包括副控制器10，燃烧器7与储气室8连通的气管上设置有风量传感器二11和比例阀二12，燃烧器7和燃料箱9连通的管路上设置有燃料泵13和比例阀三14，风量传感器二11、比例阀二12、燃料泵13和比例阀三14均与副控制器10电性连接。风量传感器二11监测储气室8进入燃烧器7的风量数据，传输至副控制器10，副控制器10控制比例阀二12的开启大小，适时调整燃烧器7的进风量，并控制比例阀三14，调整燃料的进量。

在另一种实施例中，储气室8连通有空气压缩机15，储气室8与空气压缩机15连通的气管上设置有比例阀四16，储气室8内设置有压力传感器一22，压力传感器一22和比例阀四16均与副控制器10电性连接。空气压缩机15将高压气体存储在储气室8内，以作备用。

在另一种实施例中，锅炉系统1还包括助剂箱17，助剂箱17通过管路连接在储气室8与燃烧器7之间，且管路上设置有比例阀六18。助剂箱17的设置，有利于提高燃料的燃烧效率。

在另一种实施例中，储水箱21与锅炉本体6连通的水管上设置有水泵19和比例阀五20，水泵19和比例阀五20均与副控制器10电性连接。副控制器10控制比例阀五20开启大小，可调整进入锅炉本体6的水量。

本发明还提供了一种确定锅炉燃烧系统总风量的方法，通过主控制器获取锅炉系统的锅炉燃烧效率值；

通过副控制器获取当前锅炉燃烧系统的风煤比初始值，其中风煤比初始值为总风量初始值与总燃料量的比值；

通过副控制器获取当前锅炉系统的氧量输入值；

通过副控制器获取当前锅炉系统的氧量预设值，其中，氧量预设值由锅炉负荷的函数自动给定；

根据氧量输入值与氧量预设值的关系确定离心风机扰动风量的扰动方向，其中，扰动方向表征扰动风量的增加或减小；

根据扰动方向逐渐改变扰动风量直至达到锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值；

根据锅炉燃烧效率极大值获取氧量最佳值；

根据氧量最佳值获取风煤比最佳值；

计算风煤比最佳值与总煤料量的乘积以获取总风量目标值。

在另一种实施例中，通过主控制器获取当前锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值具体包括：

获取锅炉燃烧系统的输入能量；

获取锅炉燃烧系统的输出能量；

通过输出能量与输入能量的比值获取锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值。

在另一种实施例中，根据氧量输入值与氧量预设值的关系确定扰动风量的扰动方向具体包括：

判断氧量输入值是否高于氧量预设值；

当氧量输入值高于氧量预设值时，则确定扰动方向的初始方向为减小的方向；

当氧量输入值低于氧量预设值时，则确定扰动方向的初始方向为增加的方向；

根据扰动风量的步长设定值和扰动方向的初始方向增加或减小扰动风量；

当达到步时设定值时，判断锅炉燃烧效率输入值是否增加；

如果是，则确定扰动风量的初始方向正确，则扰动方向与扰动方向的初始方向相同；

如果否，则确定扰动风量的初始方向错误，则扰动方向与扰动方向的初始方向相反。

在另一种实施例中，当扰动风量的初始方向为增加的方向时，根据扰动方向逐渐改变扰动风量直至达到锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值具体包括：

根据步长设定值增加扰动风量，根据步时设定值获取锅炉系统的燃烧效率值，直到达到锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值；

当扰动风量的初始方向为减小的方向时，根据扰动方向逐渐改变扰动风量直至达到锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值具体包括：

根据步长设定值减小扰动风量，根据步时设定值获取锅炉系统的燃烧效率值，直到达到锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值。

本发明首先获取当前锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值和风煤比初始值，根据氧量输入值与氧量预设值的关系确定扰动风量的扰动方向，待确定了扰动风量的扰动方向后逐渐改变扰动风量，直至达到锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率极大值。通过锅炉燃烧效率极大值获取氧量最佳值进而获取风煤比最佳值，然后计算风煤比最佳值与总煤料量的乘积从而获取总风量目标值，使得锅炉燃烧系统以优化后的总风量目标值进行运行，提高锅炉燃烧效率。本发明适应性强，可以自动适应煤种的变化，当煤种发生变化时系统会自动识别，并自动启动自动寻优，寻找风煤的最优配比，保证锅炉效率；本发明可靠性高，避开常规控制，不采用氧量信号进行闭环调节，而是用锅炉效率为寻优对象，自动寻找风煤配比，进而控制总风量，使得氧量信号的异常与短线均不影响燃烧自动的控制品质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，包括：锅炉系统、主控制器和离心风机，所述离心风机通过风管与所述锅炉系统相连通，所述风管上设置有风量传感器一和比例阀一，所述风量传感器一和所述比例阀一均与所述主控制器电性连接，通过所述主控制器控制所述离心风机的扰动风量。

2.根据权利要求1所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，所述锅炉系统包括锅炉本体、燃烧器、储气室、燃料箱和储水箱，其中所述储气室和所述燃料箱均与所述燃烧器相连通，所述燃烧器和所述储水箱均与所述锅炉本体相连。

3.根据权利要求2所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括副控制器，所述燃烧器与所述储气室连通的气管上设置有风量传感器二和比例阀二，所述燃烧器和所述燃料箱连通的管路上设置有燃料泵和比例阀三，所述风量传感器二、所述比例阀二、所述燃料泵和所述比例阀三均与所述副控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，所述储气室连通有空气压缩机，所述储气室与所述空气压缩机连通的气管上设置有比例阀四，所述储气室内设置有压力传感器一，所述压力传感器一和所述比例阀四均与所述副控制器电性连接。

5.根据权利要求3所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括助剂箱，所述助剂箱通过管路连接在所述储气室与所述燃烧器之间，且所述管路上设置有比例阀六。

6.根据权利要求3所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，所述储水箱与所述锅炉本体连通的水管上设置有水泵和比例阀五，所述水泵和所述比例阀五均与所述副控制器电性连接。

7.一种确定锅炉燃烧系统总风量的方法，其特征在于，通过主控制器获取锅炉系统的锅炉燃烧效率值；

通过副控制器获取当前所述锅炉燃烧系统的风煤比初始值，其中所述风煤比初始值为总风量初始值与总燃料量的比值；

通过副控制器获取当前所述锅炉系统的氧量输入值；

通过副控制器获取当前所述锅炉系统的氧量预设值，其中，所述氧量预设值由锅炉负荷的函数自动给定；

根据氧量输入值与所述氧量预设值的关系确定离心风机扰动风量的扰动方向，其中，所述扰动方向表征所述扰动风量的增加或减小；

根据所述扰动方向逐渐改变所述扰动风量直至达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值；

根据所述锅炉燃烧效率极大值获取氧量最佳值；

根据所述氧量最佳值获取风煤比最佳值；

计算所述风煤比最佳值与所述总煤料量的乘积以获取总风量目标值。

8.根据权利要求7所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统，其特征在于，通过主控制器获取当前所述锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值具体包括：

获取所述锅炉燃烧系统的输入能量；

获取所述锅炉燃烧系统的输出能量；

通过所述输出能量与所述输入能量的比值获取所述锅炉燃烧系统的锅炉燃烧效率输入值。

9.根据权利要求8所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法，其特征在于，根据所述氧量输入值与所述氧量预设值的关系确定扰动风量的扰动方向具体包括：

判断所述氧量输入值是否高于所述氧量预设值；

当所述氧量输入值高于所述氧量预设值时，则确定所述扰动方向的初始方向为减小的方向；

当所述氧量输入值低于所述氧量预设值时，则确定所述扰动方向的初始方向为增加的方向；

根据所述扰动风量的步长设定值和所述扰动方向的初始方向增加或减小所述扰动风量；

当达到所述步时设定值时，判断所述锅炉燃烧效率输入值是否增加；

如果是，则确定所述扰动风量的初始方向正确，则所述扰动方向与所述扰动方向的初始方向相同；

如果否，则确定所述扰动风量的初始方向错误，则所述扰动方向与所述扰动方向的初始方向相反。

10.根据权利要求9所述的一种确定锅炉燃烧系统总风量的系统和方法，其特征在于，当所述扰动风量的初始方向为增加的方向时，所述根据所述扰动方向逐渐改变所述扰动风量直至达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值具体包括：

根据所述步长设定值增加所述扰动风量，根据所述步时设定值获取锅炉系统的燃烧效率值，直到达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值；

当所述扰动风量的初始方向为减小的方向时，所述根据所述扰动方向逐渐改变所述扰动风量直至达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值具体包括：

根据所述步长设定值减小所述扰动风量，根据所述步时设定值获取所述锅炉系统的燃烧效率值，直到达到所述锅炉系统的锅炉燃烧效率极大值。

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