CN211345288U - 一种锅炉及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锅炉控制系统，所述控制系统用于控制锅炉，锅炉包括循环风机，循环风机输出端设有第一循环风路和第二循环风路，锅炉的后端设有排烟口，所述控制系统包括：主控制器，第一调节阀，安装在第一循环风路上；第一执行机构，输入端与所述主控制器电连接，输出端与所述第一调节阀电连接；第二调节阀，安装在第二循环风路上；用于调节第二调节阀的阀门开度的第二执行机构，输入端与所述主控制器电连接，输出端与所述第二调节阀电连接；氮氧化物检测装置，安装在所述排烟口处，与所述主控制器电连接，将检测到的氮氧化物的含量传送到主控制器。

Description

一种锅炉及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉控制领域，特别是涉及一种锅炉及其控制系统。

背景技术

以燃气为燃料的燃烧器是锅炉的重要设备，锅炉在燃烧运行过程中产生的氮氧化物废气，是燃气燃烧器产生的主要废气，它对大气环境有着较大的影响。目前，常用的降低产生氮氧化物的方法主要是引入炉外烟气作为回流烟气，在燃烧器中将燃气与助燃风、回流烟气一起混合后通入锅炉炉膛中，稀释助燃风中氧气的比例，降低燃烧温度，从而降低氮氧化物的产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术炉内烟气再循环不可控制、及炉外烟气再循环消耗能量针对性不强的缺点，本实用新型提供了一种锅炉及其控制系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种锅炉控制系统，所述控制系统用于控制锅炉，锅炉包括循环风机，循环风机输出端设有第一循环风路和第二循环风路，锅炉的后端设有排烟口，所述控制系统包括：主控制器，与所述循环风机电连接；用于调节所述第一循环风路的进风量的第一调节阀，安装在第一循环风路上；用于调节第一调节阀的阀门开度的第一执行机构，输入端与所述主控制器电连接，输出端与所述第一调节阀电连接；用于调节第二循环风路的进风量的第二调节阀，安装在第二循环风路上；用于调节第二调节阀的阀门开度的第二执行机构，输入端与所述主控制器电连接，输出端与所述第二调节阀电连接；氮氧化物检测装置，安装在所述排烟口处，与所述主控制器电连接，将检测到的氮氧化物的含量传送到主控制器；所述主控制器根据接收到的氮氧化物的含量调节循环风机的运行频率，并向第一执行机构和/或第二执行机构发送控制信号。

本发明该提出了一种锅炉，包括锅炉本体和燃烧器，所述锅炉本体包括位于中心的炉膛和设置在炉膛后端的后烟箱，炉膛与锅炉本体外壁之间设有前烟腔和盘管受热面，前烟腔与盘管受热面前部连通，盘管受热面后部与后烟箱连通；所述前烟腔环绕炉膛一周，设置在靠近锅炉进气口处；所述盘管受热面横向包括至少三层螺旋管，依次环绕在炉膛外围，相邻两层螺旋管之间形成第一回程通道，最外层螺旋管与锅炉本体外壁之间形成第二回程通道，所述第一回程通道与第二回程通道相隔离，炉膛烟气从后到前经过第一回程通道后再从前到后从第二回程通道通入后烟箱。

进一步地，还包括：助燃风管路，用于向燃烧器内输送助燃风；燃气管路，用于向燃烧器内输送燃气，包括第一燃气管路和第二燃气管路；循环风机，用于将经过所述第一回程通道的循环烟气引至燃烧器，循环风机进气口与所述前烟腔连通，循环风机出气口分为第一循环风路和第二循环风路，第一循环风路出来的循环烟气与助燃气混合后形成第一混合气体，第二循环风路出来的循环烟气与第二燃气管路出来的燃气混合后形成第二混合气体。

进一步地，所述燃烧器包括设置在燃烧器中心的第一进气通道、环绕在第一进气通道外围的第二进气通道以及环绕在第三进气通道外围的第三进气通道，第一进气通道进气端通入与所述第一燃气管路连通，通入燃气，第二进气通道进气端通入第一混合气体，第三进气通道进气端通入第二混合气体，第一进气通道出气端、第二进气通道出气端以及第三进气通道出气端通入所述炉膛内。

进一步地，所述助燃风管路的前端设置有空气预热器，用于对进入助燃风管路的助燃风进行预热。与现有技术相比，本实用新型的实质性效果如下：本申请采用的炉内烟气再循环方法在通过循环风机在锅炉盘管受热面中等烟气温度区域，也即第一回程通道与第二回程通道之间，吸取一部分烟气作为循环烟气，克服了炉外烟气循环要从排烟口吸取部分烟气所需管道长、阻力大的缺陷，所吸取的烟气温度也比从排烟口出来的烟气温度更低，有助于进一步降低燃烧温度。

附图说明

图1是本实用新型锅炉结构示意图。

图2是本实用新型燃烧气体示意图。

图3是本实用新型控制系统结构图。

图中：100、燃烧器，110、第一进气通道，111、燃气，120、第二进气通道，121、第一混合气体，130、第三进气通道，131、第二混合气体，200、锅炉本体，210、炉膛，220、前烟腔，230、盘管受热面，231、螺旋管，240、后烟箱，250、排烟口，260、氮氧化物检测装置，310、循环风机，320、第一循环风路，321、第一调节阀，322、第一执行机构，330、第二循环风路，331、第二调节阀，332、第二执行机构，340、第一燃气管路，350、第二燃气管路，360、助燃风管路，400、主控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

一种锅炉，如图1所示，包括锅炉本体200、助燃风管路360、燃气管路、循环风机310以及燃烧器100。

锅炉本体200包括位于中心的炉膛210和设置在炉膛210后端的后烟箱240，炉膛210与锅炉本体200外壁之间设有前烟腔220和盘管受热面230，前烟腔220与盘管受热面230前部连通，盘管受热面230后部与后烟箱240连通。前烟腔220环绕炉膛210一周，设置在靠近锅炉进气口附近。盘管受热面230横向方向包括至少三层螺旋管231，依次环绕在炉膛210外围，相邻两层螺旋管231之间形成第一回程通道，最外层螺旋管231与锅炉本体200外壁之间形成第二回程通道，相邻螺旋管231相互隔离，第一回程通道与第二回程通道相隔离，炉膛210烟气从后到前经过第一回程通道后再从前到后从第二回程通道通入后烟箱240。

助燃风管路360用于向燃烧器100内输送助燃风，助燃风管路360的前端设置有空气预热器，用于对进入助燃风管路360的助燃风进行预热。

燃气管路用于向燃烧器100内输送燃气，包括第一燃气管路340和第二燃气管路350。

循环风机310从前烟腔220将经过第一回程通道的循环烟气引至燃烧器100，经过第一回程通道的循环烟气相较于排气管出来的烟气，温度更低，进入燃烧器100产生的混合气体温度也更低，有助于进一步降低燃烧温度。循环风机310进气口与前烟腔220连通，循环风机310出气口分为第一循环风路320和第二循环风路330，第一循环风路320出来的循环烟气与助燃气混合后形成第一混合气体121，第二循环风路330出来的循环烟气与第二燃气管路350出来的燃气混合后形成第二混合气体131。

如图2所示，燃烧器100喷出的燃烧气体由内向外包括三层，第一层为燃气111，第二层为循环烟气与助燃风混合的第一混合气体121，第三层为循环烟气与燃气混合的第二混合气体131；循环烟气来自于锅炉本体200内。燃烧器100包括设置在燃烧器100中心的第一进气通道110、环绕在第一进气通道110外围的第二进气通道120以及环绕在第三进气通道130外围的第三进气通道130，第一进气通道110进气端通入与所述第一燃气管路340连通，通入燃气111，第二进气通道120进气端通入第一混合气体121，第三进气通道130进气端通入第二混合气体131，第一进气通道110出气端、第二进气通道120出气端以及第三进气通道130出气端通入炉膛210内。在燃烧器100的出气端设计为多股出气通道，通过循环烟气按需分配，与燃料及助燃风混合，达到燃料及助燃风含氧浓度同步稀释，循环烟气与助燃风混合形成第一混合气体121，第一混合气体121包裹在燃气周围，循环烟气与燃气混合形成第二混合气体131，第二混合气体131包裹在第一混合气体121周围，整体上形成三层气体结构，进入炉膛210在三层气体充分混合之前，由于每层气体的氧含量不同，有助于抑制然气在锅炉内的燃烧速度与集中放热，延长了火程，使得燃烧气体得到充分燃烧，也降低了燃烧温度，有助于降低NOx生成量。

一种锅炉控制系统，如图3所示，包括：主控制器400，与循环风机310电连接，通过控制循环风机310控制输送至燃烧器100的循环烟气的量；第一调节阀321，安装在第一循环风路320上，用于调节第一循环风路320的进风量；第一执行机构322，输入端与主控制器400电连接，输出端与第一调节阀321电连接，用于接收来自主控制器400的第一控制指令，并根据第一控制指令调节第一调节阀321的阀门开度，从而调节第一循环风路320的进风量；第二调节阀331，安装在第二循环风路330上，用于调节第二循环风路330的进风量；第二执行机构332，输入端与主控制器400电连接，输出端与第二调节阀331电连接，用于接收来自主控制器400的第二控制指令，并根据第二控制指令调节第二调节阀331的阀门开度，从而调节第二循环风路330的进风量；氮氧化物检测装置260，后烟箱240后连接有排烟口250，氮氧化物检测装置260安装在排烟口250处，与主控制器400电连接，将检测到的氮氧化物的含量传送到主控制器400；主控制器400根据接收到的氮氧化物的含量调节循环风机310的运行频率，和/或向第一执行机构322发送第一控制指令，和/或向第二执行机构332发送第二控制指令，通过调节循环风机310的运行频率改变引入的循环烟气的量；或是在保持循环烟气进气量不变的情况下，通过调节第一调节阀321的开度控制与助燃风混合的循环烟气的量，从而调节第一混合气体121的温度，或是在保持循环烟气进气量不变的情况下，通过调节第二调节阀331的开度控制与第二燃气管路350出来的燃气混合所得的第二混合气体131的含氧量。采用三种调节方式灵活调节，从而控制氮氧化物的排放量。调节阀可以为电动阀、气动阀，本实施例中第一调节阀、第二调节阀均选用电动阀，此外还可以根据调节需求选用本实施例中，第一执行机构、第二执行机构选用伺服电机。

在助燃风管路360进气量和燃气管路进气量保持恒定的条件下，检测锅炉排烟口250所排放烟气中氮氧化物的含量，当氮氧化物的含量超过设定的阈值时，主控制器400根据氮氧化物的含量调节循环风机310的运行频率，从而调节循环风机310的进气量；和/或，主控制器400根据氮氧化物的含量调节第一循环风路320的进风量；和/或，主控制器400根据氮氧化物的含量调节第二循环风路330的进风量。第一循环风路320的进风量的调节方法为，主控制器400通过执行机构控制第一循环风路320上第一调节阀321的开度。第二循环风路330的进风量的调节方法为，主控制器400通过执行机构控制第二循环风路330上第二调节阀331的开度。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (5)

1.一种锅炉控制系统，所述控制系统用于控制锅炉，锅炉包括循环风机，循环风机输出端设有第一循环风路和第二循环风路，锅炉的后端设有排烟口，其特征在于，所述控制系统包括：

主控制器，与所述循环风机电连接；

用于调节所述第一循环风路的进风量的第一调节阀，安装在第一循环风路上；

用于调节第一调节阀的阀门开度的第一执行机构，输入端与所述主控制器电连接，输出端与所述第一调节阀电连接；

用于调节第二循环风路的进风量的第二调节阀，安装在第二循环风路上；

用于调节第二调节阀的阀门开度的第二执行机构，输入端与所述主控制器电连接，输出端与所述第二调节阀电连接；

氮氧化物检测装置，安装在所述排烟口处，与所述主控制器电连接。

2.一种锅炉，其特征在于，包括如权利要求1所述的控制系统、锅炉本体和燃烧器，所述锅炉本体包括位于中心的炉膛和设置在炉膛后端的后烟箱，炉膛与锅炉本体外壁之间设有前烟腔和盘管受热面，前烟腔与盘管受热面前部连通，盘管受热面后部与后烟箱连通；

所述前烟腔环绕炉膛一周，设置在靠近锅炉进气口处；

所述盘管受热面横向包括至少三层螺旋管，依次环绕在炉膛外围，相邻两层螺旋管之间形成第一回程通道，最外层螺旋管与锅炉本体外壁之间形成第二回程通道，所述第一回程通道与第二回程通道相隔离，炉膛烟气从后到前经过第一回程通道后再从前到后从第二回程通道通入后烟箱。

3.根据权利要求2所述的一种锅炉，其特征在于，还包括：

助燃风管路，用于向燃烧器内输送助燃风；

燃气管路，用于向燃烧器内输送燃气，包括第一燃气管路和第二燃气管路；

循环风机，用于将经过所述第一回程通道的循环烟气引至燃烧器，循环风机进气口与所述前烟腔连通，循环风机出气口分为第一循环风路和第二循环风路，第一循环风路出来的循环烟气与助燃气混合后形成第一混合气体，第二循环风路出来的循环烟气与第二燃气管路出来的燃气混合后形成第二混合气体。

4.根据权利要求3所述的一种锅炉，其特征在于，所述燃烧器包括设置在燃烧器中心的第一进气通道、环绕在第一进气通道外围的第二进气通道以及环绕在第三进气通道外围的第三进气通道，第一进气通道进气端通入与所述第一燃气管路连通，通入燃气，第二进气通道进气端通入第一混合气体，第三进气通道进气端通入第二混合气体，第一进气通道出气端、第二进气通道出气端以及第三进气通道出气端通入所述炉膛内。

5.根据权利要求4所述的一种锅炉，其特征在于，所述助燃风管路的前端设置有空气预热器，用于对进入助燃风管路的助燃风进行预热。

Images