CN113531581A - 一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，属于稳态燃烧技术领域，包括数个控制机柜、控制服务器和数个数据服务器交换机，解决了通过二维等温线图实时、直观的再现了燃煤锅炉的燃烧状况，实时监控排放物浓度的技术问题，本发明可以计算火焰中心的位置、炉膛温度高低、温差的大小等，通过对锅炉二次风门的自由化调整，达到自动化的控制温度、降低温差，调整火焰中心位置等作用，让锅炉保持长期、持续稳定的均衡燃烧，降低人为控制因素，改善炉膛的结渣现象，从而提高锅炉燃烧效率，减低污染物的排放，确保锅炉的运行安全。本发明有效监控NOx和CO等污染物排放，以便进一步满足日趋严格的环保法规的要求。
Description
技术领域
本发明涉及稳态燃烧技术领域，具体涉及一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统。
背景技术
随着环保意识的提高，锅炉在日常运行中，需要进行对排放物进行全面监控，并且锅炉运行时的机组负荷、燃料种类和特性、煤粉细度、给水温度、燃烧所用空气量与燃料量的比例，以及受热面上积灰程度等多种因素都会影响过热蒸汽(主蒸汽)和再热蒸汽温度；如调节不到位，汽温会有较大的波动。
监控锅炉在运行过程中的各种状态，是目前保证锅炉长期稳定运行的重要因素。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，本发明提供一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，解决了通过二维等温线图实时、直观的再现了燃煤锅炉的燃烧状况，实时监控排放物浓度的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，包括数个控制机柜、控制服务器和数个数据服务器交换机，每一个控制机柜分别通过一个数据服务器交换机与控制服务器通信；
控制机柜用于采集燃烧过程中所产生的燃烧数据，燃烧数据包括需要的燃料数据、蒸汽量数据、排放物数据、燃烧机组的整体功率数据、负荷数据、燃烧机组的炉膛的指定截面温度数据和燃烧机组的炉膛的平均温度数据，控制机柜还用于控制燃烧机组中的所有风门的动作；
数据服务器交换机用于完成控制机柜和控制服务器之间的数据交互；
在控制服务器中建立账户管理模块、操作界面管理模块、稳态燃烧模块和环保优化模块，账户管理模块用于管理操作人员的账户信息，操作界面管理模块用于提供主操作界面、燃烧数据展示界面和环保数据展示界面，主操作界面用于为操作人员提供人机交互界面，燃烧数据展示界面用于以图文的方式展示稳态燃烧模块所生成的燃烧数据信息，环保数据展示界面用于以图文的方式展示环保优化模块所生成的排放物数据信息；
稳态燃烧模块用于处理燃料数据、蒸汽量数据、燃烧机组的整体功率数据、负荷数据、燃烧机组的炉膛的指定截面温度数据和燃烧机组的炉膛的平均温度数据，并生成燃烧数据信息；
环保优化模块用于处理排放物数据，并生成排放物数据信息。
优选的，所述稳态燃烧模块还通过所述数据服务器交换机向所述控制机柜发送风门控制指令，用于控制燃烧机组中的所有风门的动作。
优选的，所述稳态燃烧模块实时获取所述控制机柜传输过来的风门的数据，实时显示风门的开度。
优选的，所述稳态燃烧模块根据所述指定截面温度数据和所述平均温度数据，生成历史温度数据库，并根据历史温度数据库建立历史趋势曲线，并预测炉膛的指定截面的温度变化。
优选的，所述稳态燃烧模块根据所述指定截面温度数据，定时计算并输出炉膛中心燃烧截面的二维温度等温线图。
优选的，所述环保优化模块根据排放物数据，将污染物排放指标折算到标况下的排放浓度值，实时监督污染物排放达标情况，从而生成排放物数据信息；
排放物数据信息包括脱硝前污染物含量、脱硝后含量和系统效率。
优选的，所述控制机柜包括PLC控制器、通讯卡、电源分配装置及电源空开和UPS电源，PLC控制器用于采集所述燃烧数据并控制所述风门的动作，PLC控制器与通讯卡连接，通讯卡用于与数据服务器交换机通信， UPS电源与电源分配装置及电源空开连接，UPS电源通过电源分配装置及电源空开为PLC控制器和通讯卡供电。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，解决了通过二维等温线图实时、直观的再现了燃煤锅炉的燃烧状况，实时监控排放物浓度的技术问题，本发明可以计算火焰中心的位置、炉膛温度高低、温差的大小等，通过对锅炉二次风门的自由化调整，达到自动化的控制温度、降低温差，调整火焰中心位置等作用，让锅炉保持长期、持续稳定的均衡燃烧，降低人为控制因素，改善炉膛的结渣现象，从而提高锅炉燃烧效率，减低污染物的排放，确保锅炉的运行安全。本发明有效监控NOx和CO等污染物排放，以便进一步满足日趋严格的环保法规的要求。
附图说明
图1是本发明的系统架构图；
图2是本发明的燃烧数据展示界面的示意图；
图3是本发明的风门的动作的界面示意图；
图4是本发明的指定截面温度数据和平均温度数据的示意图；
图5是本发明温度趋势曲线图；
图6是本发明的二维温度等温线图；
图7时本发明的SCR总喷氨量调节偏置值历史变化趋势图。
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。
本发明的信号为周期性交变信号。
如图1-图7所示，本发明所示的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，包括数个控制机柜、控制服务器和数个数据服务器交换机，每一个控制机柜分别通过一个数据服务器交换机与控制服务器通信；
控制机柜用于采集燃烧过程中所产生的燃烧数据，燃烧数据包括需要的燃料数据、蒸汽量数据、排放物数据、燃烧机组的整体功率数据、负荷数据、燃烧机组的炉膛的指定截面温度数据和燃烧机组的炉膛的平均温度数据，控制机柜还用于控制燃烧机组中的所有风门的动作；
数据服务器交换机用于完成控制机柜和控制服务器之间的数据交互；
在控制服务器中建立账户管理模块、操作界面管理模块、稳态燃烧模块和环保优化模块，账户管理模块用于管理操作人员的账户信息，操作界面管理模块用于提供主操作界面、燃烧数据展示界面和环保数据展示界面，主操作界面用于为操作人员提供人机交互界面，燃烧数据展示界面用于以图文的方式展示稳态燃烧模块所生成的燃烧数据信息，环保数据展示界面用于以图文的方式展示环保优化模块所生成的排放物数据信息；
本实施例中，操作界面管理模块还设有脱硝优化状态(投/切)按钮和稳态燃烧优化状态(投/切)按钮；
脱硝优化状态(投/切)按钮(即，通过环保优化模块监控排放物数据) 状态：已退出/已投运
操作：点击①投/切按钮，脱硝优化状态由已退出切换为已投运；再次点击①投/切按钮切换为已退出，此系统只输出运行指导建议至推荐值或历史最优值，不进入DCS闭环控制，运行人员可参考这两个值进行手动调节。
稳态燃烧优化状态(投/切)按钮(即，通过稳态燃烧模块监控燃烧数据)
状态：已退出/已投运
操作：点击①投/切按钮，脱硝优化状态由已退出切换为已投运；再次点击①投/切按钮切换为已退出，此系统只输出运行指导建议至推荐值或历史最优值，不进入DCS闭环控制，运行人员可参考这两个值进行手动调节。
DCS为分布式控制系统(DCS为现有技术，故不详细叙述)。
稳态燃烧模块用于处理燃料数据、蒸汽量数据、燃烧机组的整体功率数据、负荷数据、燃烧机组的炉膛的指定截面温度数据和燃烧机组的炉膛的平均温度数据，并生成燃烧数据信息；
环保优化模块用于处理排放物数据，并生成排放物数据信息。
优选的，所述稳态燃烧模块还通过所述数据服务器交换机向所述控制机柜发送风门控制指令，用于控制燃烧机组中的所有风门的动作。
优选的，所述稳态燃烧模块实时获取所述控制机柜传输过来的风门的数据，实时显示风门的开度。
优选的，所述稳态燃烧模块根据所述指定截面温度数据和所述平均温度数据，生成历史温度数据库，并根据历史温度数据库建立历史趋势曲线，并预测炉膛的指定截面的温度变化。
本发明实时监视炉膛指定截面温度分布以及平均温度，便于用户了解炉膛火焰偏向和温度趋势，及时调整燃烧状态，实时显示各个风门开度，以及推荐调整的方向和数值，给用户运行提供操作指导，显示燃烧过程所需要的燃料、产出的蒸汽，以及机组整体效率和负荷等数据，便于用户直观了解燃烧状态，展示炉膛指定截面温度、平均温度的历史趋势，各区域与平均温度的偏差，并设置阈值，便于用户了解炉膛热负荷均匀程度，热负荷严重不均匀时调整燃烧火焰中心。
本发明借助测温技术按照指定时间间隔输出炉膛中心燃烧截面，温度值相同各点的连线。便于用户分析数值高低、间隔幅度以及疏密程度以分析温度差别小或大，火焰中心是否存在偏移。指导用户及时调整燃烧火焰中心。
优选的，所述稳态燃烧模块根据所述指定截面温度数据，定时计算并输出炉膛中心燃烧截面的二维温度等温线图。
优选的，所述环保优化模块根据排放物数据，将污染物排放指标折算到标况下的排放浓度值，实时监督污染物排放达标情况，从而生成排放物数据信息；
排放物数据信息包括脱硝前污染物含量、脱硝后含量和系统效率。
本发明排放物数据包含NOX当前排放值折算数据。
本发明计算SCR总喷氨量调节偏置值历史变化趋势，SCR(即脱硝)运行指标给出算法推荐值，投入控制系统或者为运行人员操作提供指导；同时也给出历史值变化趋势便于用户分析。
本发明根据不同的排放地点，划分不同的排放侧，本实施例的脱硝系统 A侧和脱硝系统B侧的排放数据，排放数据包括脱硝前污染物含量、脱硝后含量、系统效率等信息；便于用户了解当前系统运行状态以及效果。
本发明提供运行操作指导建议，对比环保岛系统真实运行工况与算法推荐最优工况差距，给出工况调整建议，指导运行人员调整工况。
优选的，所述控制机柜包括PLC控制器、通讯卡、电源分配装置及电源空开和UPS电源，PLC控制器用于采集所述燃烧数据并控制所述风门的动作，PLC控制器与通讯卡连接，通讯卡用于与数据服务器交换机通信， UPS电源与电源分配装置及电源空开连接，UPS电源通过电源分配装置及电源空开为PLC控制器和通讯卡供电。
本实施例中，控制服务器采用联想ThinkSystem ST550塔式控制服务器，其基本硬件配置为：
CPU 8核2.2GHz或同类性能以上处理器；
内存 16G及以上；
硬盘 500G及以上；
数据服务器交换机采用五口千兆级数据服务交换机，本实施例中，五口千兆级数据服务交换机设于控制机柜内，便于现场安装。
PLC控制器为西门子S7-1200系列PLC控制器；
通讯卡为Emerson 1C31166G02/1C31169G02通讯卡。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，解决了通过二维等温线图实时、直观的再现了燃煤锅炉的燃烧状况，实时监控排放物浓度的技术问题，本发明可以计算火焰中心的位置、炉膛温度高低、温差的大小等，通过对锅炉二次风门的自由化调整，达到自动化的控制温度、降低温差，调整火焰中心位置等作用，让锅炉保持长期、持续稳定的均衡燃烧，降低人为控制因素，改善炉膛的结渣现象，从而提高锅炉燃烧效率，减低污染物的排放，确保锅炉的运行安全。本发明有效监控NOx和CO等污染物排放，以便进一步满足日趋严格的环保法规的要求。
此外，本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的信号的有效值计算方法。
根据本发明实施例的计算机设备，存储在存储器上的计算器程序被处理器运行时，采用滑窗算法以预设采样频率对信号进行采样；获取信号的当前频率，并根据当前频率和预设采样频率计算预设采样点数；根据预设采样点数和前一窗口的采样点数对当前窗口的大小进行调整；获取调整后窗口中的采样数据，根据采样数据和预设采样点数计算信号的有效值，从而可以提高频率变化时信号有效值的精度和平滑性。
在本发明中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置) ，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器 (EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：包括数个控制机柜、控制服务器和数个数据服务器交换机，每一个控制机柜分别通过一个数据服务器交换机与控制服务器通信；
控制机柜用于采集燃烧过程中所产生的燃烧数据，燃烧数据包括需要的燃料数据、蒸汽量数据、排放物数据、燃烧机组的整体功率数据、负荷数据、燃烧机组的炉膛的指定截面温度数据和燃烧机组的炉膛的平均温度数据，控制机柜还用于控制燃烧机组中的所有风门的动作；
数据服务器交换机用于完成控制机柜和控制服务器之间的数据交互；
在控制服务器中建立账户管理模块、操作界面管理模块、稳态燃烧模块和环保优化模块，账户管理模块用于管理操作人员的账户信息，操作界面管理模块用于提供主操作界面、燃烧数据展示界面和环保数据展示界面，主操作界面用于为操作人员提供人机交互界面，燃烧数据展示界面用于以图文的方式展示稳态燃烧模块所生成的燃烧数据信息，环保数据展示界面用于以图文的方式展示环保优化模块所生成的排放物数据信息；
稳态燃烧模块用于处理燃料数据、蒸汽量数据、燃烧机组的整体功率数据、负荷数据、燃烧机组的炉膛的指定截面温度数据和燃烧机组的炉膛的平均温度数据，并生成燃烧数据信息；
环保优化模块用于处理排放物数据，并生成排放物数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：所述稳态燃烧模块还通过所述数据服务器交换机向所述控制机柜发送风门控制指令，用于控制燃烧机组中的所有风门的动作。
3.根据权利要求1所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：所述稳态燃烧模块实时获取所述控制机柜传输过来的风门的数据，实时显示风门的开度。
4.根据权利要求1所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：所述稳态燃烧模块根据所述指定截面温度数据和所述平均温度数据，生成历史温度数据库，并根据历史温度数据库建立历史趋势曲线，并预测炉膛的指定截面的温度变化。
5.根据权利要求1所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：所述稳态燃烧模块根据所述指定截面温度数据，定时计算并输出炉膛中心燃烧截面的二维温度等温线图。
6.根据权利要求1所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：所述环保优化模块根据排放物数据，将污染物排放指标折算到标况下的排放浓度值，实时监督污染物排放达标情况，从而生成排放物数据信息；
排放物数据信息包括脱硝前污染物含量、脱硝后含量和系统效率。
7.根据权利要求1所述的一种未来智慧稳态燃烧智慧环保岛系统，其特征在于：所述控制机柜包括PLC控制器、通讯卡、电源分配装置及电源空开和UPS电源，PLC控制器用于采集所述燃烧数据并控制所述风门的动作，PLC控制器与通讯卡连接，通讯卡用于与数据服务器交换机通信，UPS电源与电源分配装置及电源空开连接，UPS电源通过电源分配装置及电源空开为PLC控制器和通讯卡供电。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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