一種燃燒節能複合控制裝置的製作方法
2024-04-02 13:37:05
本發明涉及一種燃燒節能控制系統，具體地說是一種燃燒節能複合控制裝置。
背景技術：
煤炭是我國的主要能源，我國煤炭的84％用於直接燃燒，由於燃煤設備和燃燒技術相對落後，因而帶來了燃燒效率不高和環境汙染嚴重兩大問題。以工業鍋爐為例，我國現有燃煤工業鍋爐52萬臺以上，每年耗煤佔煤炭生產總量的35％，但平均的鍋爐效率只有60％，比先進國家80％的效率低20個百分點以上，僅此一項，每年浪費原煤近1億噸，主要原因在於：1）多數工業鍋爐為鏈條爐。本身設計熱效率偏低。層燃爐的燃燒過程對煤種和顆粒度有一定的要求，而在我國目前的條件下，往往煤的供應不能滿足設計煤種特性和顆粒度的要求；2）我國供應工業鍋爐的商品煤，均是未經洗選的原煤，因此從煤的供應角度上看，不能滿足鏈條爐高效燃燒的要求；3）管理和運行水平低；4）不能嚴格執行環保法對工業鍋爐排放的要求，同時缺乏促進改進工業鍋爐效率和減少汙染物排放的「驅動力」。我國絕大部分大氣汙染物是由煤燃燒引起的。因此，提高效率，減少汙染，是我國今後發展燃煤技術的根本指導思想。由於小型鍋爐燃燒效率低，汙染排放較嚴重，已漸漸走向被企業拆除，被市場淘汰的邊緣。但是，我們也知道，國家倡導拆除小型鍋爐本身也存在許多無奈，因為畢竟這些鍋爐尚未達到報廢年限，拆除後勢必造成資產浪費；另外，新建大型鍋爐，本身也是在消耗金屬和礦產資源，對環境也是種變相的破壞。因此，如何在現有的條件下，提升小型鍋爐燃燒效率，降低汙染物排放，才是國家所真正倡導的。
技術實現要素：
本發明克服了現有技術的不足，提出了一種燃燒節能複合控制裝置，所述控制系統解決了現有條件下如何使鍋爐燃燒效率最大的問題——全自動燃燒優化技術可使鍋爐熱效率提高2～5%，並且明顯降低飛灰量和飛灰含碳量，有限現場的熱效率可高於5%。
本發明的技術方案為： 一種燃燒節能複合控制裝置， 包括燃燒優化控制系統、鍋爐和燃料改良添加系統，所述燃燒優化控制系統與鍋爐之間通過一個鍋爐接口模塊相連接，燃料改良添加系統通過信號線與燃燒優化控制系統相連接，所述燃料改良添加系統通過輸送線與鍋爐相連接，在所述鍋爐內設有控制系統、數據採集系統和空氣預熱裝置。
所述燃燒優化控制系統與鍋爐接口模塊通過信號線相連接。
所述鍋爐接口模塊與鍋爐通過信號線相連接。
本發明具有如下有益效果：
1）本發明解決了現有條件下如何使鍋爐燃燒效率最大的問題——全自動燃燒優化技術可使鍋爐熱效率提高2～5%，並且明顯降低飛灰量和飛灰含碳量，有限現場的熱效率可高於5%。
2）本發明在一定程度上解決了鍋爐對環境的汙染問題——它既滿足了燃料的充分燃燒，也保證了鍋爐的穩定燃燒，有效地解決了煙囪冒黑煙和S02、NOx因燃燒溫度控制不穩而過量生成的環保問題。
3）本發明極大地降低了工人的勞動強度——它打破了鍋爐長期以來基本處於人工操作的局面，生產效率顯著提高。
4）它明顯地延長了鍋爐的大修周期——系統使鍋爐生產運行更加平穩和更加安全。
5）熱效率改造後比改造前有明顯提高，當改造前熱效率在65%以下時，普遍提高10%或10%以上。節煤率為10%～30%。
6）排放減少，粉塵、爐渣、S02排放均大幅度降低，淨化了周邊環境。
7） 大大減少了煙氣熱量的排放，降低了汙染。
8）鼓、引風，粉碎，輸送等機械動力降低，節電10%——30%。延長了引風機的使用壽命。
附圖說明
以下結合附圖和具體實施方式進一步說明本發明。
圖1為本發明功能結構示意圖。
圖2為本發明鍋爐結構示意圖。
圖中，1、燃燒優化控制系統；2、信號線；3、鍋爐接口模塊；4、燃料改良添加系統；5、輸送線；6、鍋爐；7、水汽分離器；8、蒸汽管；9、控制系統；10、數據採集系統；11、電機控制單元；12、水泵；13、煙囪；14、煙囪風機；15、除塵裝置；16、鼓風機；17、節煤系統；18、爐排、19、內爐；20、進料口；21、空氣預熱裝置。
具體實施方式：
參見圖1所示，本發明包括燃燒優化控制系統1、鍋爐6和燃料改良添加系統4，所述燃燒優化控制系統1與鍋爐6之間通過一個鍋爐接口模塊3相連接，燃料改良添加系統4通過信號線2與燃燒優化控制系統1相連接，所述燃料改良添加系統4通過輸送線5與鍋爐6相連接，在所述鍋爐6內設有控制單元。
參閱圖2所示，鍋爐6包含控制系統9、數據採集系統10和空氣預熱裝置21，所述控制系統9通過信號線2與鍋爐接口模塊3相連接，並能與燃燒優化控制系統1通訊。鍋爐6工作原理為：經過燃料改良添加系統4的可燃煤通過輸送線5進入鍋爐6內的進料口20，通過進料口20進入爐排18，與此同時，由鼓風機16吹送的高溫熱氣進入空氣預熱裝置21，空氣預熱裝置21的出口與爐排18相通，於是，進入爐排18的可燃煤瞬間即達到高溫，利於燃燒，節省能源，在爐排18的上部安裝有內爐19，在內爐19的上端設有水汽分離器7，經過水泵12的循環水流經節煤系統17後進入水汽分離器7，在這裡，與高溫產生的蒸汽混合，經過水汽分離器7分離後，高溫蒸汽從蒸汽管8排出；數據採集系統10通過控制線與控制系統9相連接，數據採集系統10通過信號線與電機控制單元11相連，電機控制單元11控制水泵12、除塵裝置15、煙囪風機14和鼓風機16，數據採集系統10控制電機控制單元11和各個傳感器和各個閥門。煙囪風機14的出口為煙囪13。
該系統是以現代控制為主線，貫穿各個成熟的技術項目及版塊，從燃料改良添加系統4、鍋爐6的結構、燃燒優化控制系統1這三個大的方面，對鍋爐6實施複合式的集優改造。
1）燃料改良添加系統4：利用燃煤改良劑提升煤的顯熱和煤的化學能品味，使其點燃階段吸熱量降低，放熱階段熱值增高。而區別於其它改良劑的最關鍵的不同是：我們將工業自動化技術和過程控制技術引入到改良劑的整個制配、稀釋和添加過程中，根據焦炭報告，對改良劑的各個有效組分進行針對性的配製，使改良劑的組分隨著焦炭的不同「自動」變換。真正做到有的放矢，暨實現了對煤改良的定向定量控制。
2）鍋爐6的結構方面：設置了控制系統9，並使用新型功能材料，使爐膛內壁、前拱的熱反射量提高，熱輻射增強，減少鍋爐爐體的熱散失。同時，使得燃煤在進入爐體後，被迅速預熱，降低新入燃煤點燃過程中所消耗的能量。而功能材料本身還帶有許多小孔道，這些孔道會在爐膛內造成二次功能風，形成湍流，使得爐膛內飛灰被吸入材料內孔室中燃盡，進一步提高爐溫。
3）燃燒優化控制系統1：加設一套基於DCS的優化燃燒系統，在DCS集中控制、協調管理的基礎功能之上，將影響鍋爐燃燒的：爐膛負壓、給煤、風量、空氣過剩係數等因素通過構建一定的函數關係將其關聯到一起，並利用現代控制理論當中的模糊控制和優化自尋優技術對風煤比這一影響燃燒效果的核心要素進行預製式分析和最優式調節，達到最經濟、最穩定、最安全的燃燒。
另外，我們還藉助現代通訊及計算機技術實現了以上各個環節的相互數據交換及遠程通訊。在建立信息化的基礎上，突破了過去節能減排項目的單項化，開啟了流程工業全過程的複合連貫式的、整體的、統一的廣義鍋爐燃燒優化節能控制。
本發明的特點：
1）運用世界最前沿的燃料高效穩定燃燒理論，即燃料燃燒的化學能品位與物理能品位階梯利用理論，可以控制燃料以最佳燃燒屬性燃燒，不但可以實現燃料的穩定燃燒，而且可以實現燃燒效率的最大化。擁有西屋自主產權的、帶控制的XW-燃料改良劑自動添加流水線及自有專利的複合式添加方式，打破了國內改良添加系統無控制的空白。實現了高的添加效率及改良設備的使用效率，並關鍵的突破了改良劑量與煤量變化的控制以及煤質變化與改良劑組份變化的控制。使改良劑發揮出應有的效能。
2）引進成熟的激活能量物質新材料替換原鍋爐的某些材料的鍋爐內新材料節能技術。
3）先進的自動化信息化控制系統和控制策略，可以實時獲取鍋爐燃燒的各種信息，在確保鍋爐高效、穩定運行的前提下，將燃燒信息及時反饋給燃料源頭優化系統，以實現源頭燃料燃燒屬性的調整，使提供給鍋爐的燃料具有最佳燃燒屬性。燃料源頭優化系統引進了帶預置控制的燃料基因改良劑（在國內首創），通過控制燃料基因改良劑的顆粒成份、形成的時間、顆粒的形狀及顆粒的大小，可定量控制燃料的化學能品位和物理能品位，以確保燃料燃燒的化學能品位與物理能品位階梯利用，實現最佳的燃燒性能。
4）信息資源循環利用實現終極目標。燃料在追求放熱燃燒效率最高的情況下，同時實現它相對鍋爐燃燒的穩定性，這時鍋爐燃燒效率的最大值才是真正的最大值，才能形成真正的燃燒穩定性，才能實現整體效率的最大化，利用燃料屬性改變原理、利用可實現的手段對燃料及燃燒過程同時進行優化、自動化、信息化的改造，即為廣義鍋爐燃燒優化節能控制系統。