活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制方法及其裝置的製作方法
2023-05-30 02:36:16 1
專利名稱：活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及鍋爐領域，具體地說是一種活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制方法及
其裝置。
背景技術：
眾所周知，工業鍋爐是提供生產所需熱能的重要設備，通過燃料燃燒加熱熱載體， 一定溫度的熱載體在管道中被輸送到用熱設備，以滿足工業生產的需要。實時準確控制熱載體加熱溫度的同時提高工業鍋爐的燃燒效率，對工業生產和工業鍋爐的節能、降耗、減排，具有重大意義。常見的活動爐排工業鍋爐以作為煤主要燃料，活動爐排在電機的帶動下緩慢將燃料輸送進爐膛燃燒，爐膛的助燃空氣由鼓風機提供，引風機產生的爐膛負壓使燃燒產生的煙氣經煙道排出爐膛。爐膛燃料燃燒產生的熱能使熱載體加熱，一定溫度的熱載體被輸送到用熱設備以滿足工業生產的需要。長久以來，工業鍋爐尤其是中小型工業鍋爐，大部分是經驗豐富的操作人員依靠傳統儀表和操作裝置進行控制。工業鍋爐系統是多變量系統，存在很多控制量和被控制量， 擾動因素太多，控制滯後性很強，許多參數之間明顯存在複雜的耦合關係，致使工業鍋爐長期處於高能耗低效率的運行狀態。近十幾年以來，可編程序控制器(PLC)技術發展較快，使部分工業鍋爐控制水平有了一定提高，但是，對於工業鍋爐這樣的控制滯後性很強的多變量系統，由於其內部能量轉化機理過於複雜，不在控制策略、控制方法上創新，不全面系統地設計控制方案，很難解決工業鍋爐目前仍然存在的熱載體加熱溫度誤差大、燃料消耗量高、熱效率低、汙染物排放量大的問題。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明目的在於解決工業鍋爐目前仍然存在的熱載體加熱溫度誤差大、燃料消耗量高、熱效率低、汙染物排放量大的問題，提供一種實時準確控制工業鍋爐熱載體加熱溫度同時提高工業鍋爐的燃燒效率的實時自動控制方法及系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置，設有熱載體輸入管線，其特徵是熱載體輸入管線上裝有熱載體輸入溫度變送器、熱載體輸入壓力變送器、熱載體輸入流量變送器，熱載體輸入溫度變送器、熱載體輸入壓力變送器、熱載體輸入流量變送器與控制系統運算單元連接；在熱載體輸出管線上裝有熱載體輸出溫度變送器、熱載體輸出壓力變送器、熱載體輸出流量變送器，熱載體輸出溫度變送器、熱載體輸出壓力變送器、熱載體輸出流量變送器與控制系統運算單元連接；在工業鍋爐上裝有爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器，爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器與控制系統運算單元連接；在爐膛出口裝有在線煙氣分析儀與控制系統運算單元連接；活動爐排由活動爐排電機拖動，活動爐排電機與控制系統執行單元連接；給風電機與控制系統執行單元連接；引風電機與控制系統執行單元連接。
本發明還可通過如下措施來實現熱載體輸出管線是導熱油的輸出管線。熱載體輸出管線是熱風輸出管線。熱載體輸出管線是連通水汽包的蒸汽或熱水輸出管線。前述活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置的控制方法
控制系統運算單元根據熱載體輸出溫度變送器提供的溫度參數或者根據熱載體輸出壓力變送器提供的壓力參數，判斷加熱管輸出熱載體溫度或者壓力是否符合工藝要求並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整活動爐排電機的轉速，進而實時控制燃料供給量；
控制系統運算單元根據在爐膛出口裝有的在線煙氣分析儀檢測的煙氣成分含量參數判斷燃料的燃燒效率並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整給風電機的轉速，進而實時控制助燃空氣供給量；
控制系統運算單元根據在工業鍋爐上裝有的爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器提供的爐膛溫度參數和負壓參數，判斷燃料的燃燒速度並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整引風電機的轉速，進而實時控制爐膛負壓；
在線煙氣分析儀、熱載體輸入溫度變送器、熱載體輸入壓力變送器、熱載體輸入流量變送器、爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器、熱載體輸出溫度變送器、熱載體輸出壓力變送器、 熱載體輸出流量變送器均設定上述各種參數的上下限，同時設定熱載體循環泵運行參數、 熱載體補充泵運行參數、熱載體液位參數的上下限，當測定值超過設定參數的上下限時即採取聲光報警或緊急停車等控制措施。本發明的有益效果是，能全面綜合地對工業鍋爐進行實時自動控制，能夠保證工業鍋爐始終處於最佳工作狀態，能夠準確控制輸出熱載體的溫度；根據輸出熱載體動態溫度參數，實時控制燃料的供給量，最大程度上減少燃料浪費；根據在線煙氣分析儀檢測的動態煙氣成分參數，實時控制助燃空氣的供給量，保證爐膛燃料充分燃燒，有效地提高燃料的燃燒效率；根據爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器檢測的動態爐膛溫度參數和動態爐膛負壓參數，實時控制引風量和爐膛負壓，在正常排放燃燒煙氣同時，保證爐膛溫度穩定，減少爐膛熱量損失。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的結構示意圖，也是一種實施例的示意圖。圖2是本發明另一實施例的結構示意圖。圖中1.活動爐排電機、2.給風電機、3.引風電機、4.煙囪、5.燃料料鬥、6.活動爐排、7.在線煙氣分析儀、8.熱載體輸入管線、9.熱載體輸入溫度變送器、10.熱載體輸入壓力變送器、11.熱載體輸入流量變送器、12.爐膛溫度變送器、13.爐膛差壓變送器、14.工業鍋爐、15.熱載體輸出溫度變送器、16.熱載體輸出壓力變送器、17.熱載體輸出流量變送器、18.熱載體輸出管線、19.水汽包。
具體實施例方式實施例1
圖ι所示，本發明熱載體輸入管線8上裝有熱載體輸入溫度變送器9、熱載體輸入壓力變送器10、熱載體輸入流量變送器11，熱載體輸入溫度變送器9、熱載體輸入壓力變送器 10、熱載體輸入流量變送器11與控制系統運算單元連接；在熱載體輸出管線18上裝有熱載體輸出溫度變送器15、熱載體輸出壓力變送器16、熱載體輸出流量變送器17，熱載體輸出溫度變送器15、熱載體輸出壓力變送器16、熱載體輸出流量變送器17與控制系統運算單元連接；在工業鍋爐14上裝有爐膛溫度變送器12、爐膛差壓變送器13，爐膛溫度變送器12、 爐膛差壓變送器13與控制系統運算單元連接；在爐膛出口裝有在線煙氣分析儀7與控制系統運算單元連接；活動爐排6由活動爐排電機1拖動，活動爐排電機1與控制系統執行單元連接；給風電機2與控制系統執行單元連接；引風電機3與控制系統執行單元連接，引風電機3為煙囪4引風，燃料料鬥5為工業鍋爐14供給燃料。控制系統運算單元根據熱載體輸出溫度變送器15提供的溫度參數或者根據熱載體輸出壓力變送器16提供的壓力參數，判斷輸出熱載體溫度或者壓力是否符合工藝要求並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整活動爐排電機1的轉速，進而實時控制燃料供給量。控制系統運算單元根據在爐膛出口裝有的在線煙氣分析儀7檢測的煙氣成分含量參數判斷燃料的燃燒效率並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整給風電機2的轉速，進而實時控制助燃空氣供給量。控制系統運算單元根據在工業鍋爐14上裝有的爐膛溫度變送器12、爐膛差壓變送器13提供的爐膛溫度參數和負壓參數，判斷燃料的燃燒速度並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整引風電機3的轉速，進而實時控制爐膛負壓。在線煙氣分析儀7、熱載體輸入溫度變送器9、熱載體輸入壓力變送器10、熱載體輸入流量變送器11、爐膛溫度變送器12、爐膛差壓變送器13、熱載體輸出溫度變送器15、熱載體輸出壓力變送器16、熱載體輸出流量變送器17均設定上述各種參數的上下限，同時設定熱載體循環泵運行參數、熱載體補充泵運行參數、熱載體液位參數的上下限，超限即採取聲光報警或緊急停車等控制措施。工業鍋爐14的控制系統由運算單元、控制單元和執行單元組成。工業鍋爐14的運算單元由工業計算機、組態軟體、應用軟體、通訊模塊、專家資料庫、分析軟體組成。工業鍋爐14的控制單元由專用控制器或PLC、觸控螢幕組成。工業鍋爐14的執行單元可以是變頻器、電動執行器。工業鍋爐14的熱載體輸出管線18是導熱油的輸出管線，工業鍋爐14的熱載體輸出管線18也可以是熱風輸出管線。工業鍋爐14是有機熱載爐或蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、熱風爐。實施例2
如圖2所示，本發明熱載體輸出溫度變送器15、熱載體輸出壓力變送器16、熱載體輸出流量變送器17安裝在與水汽包19連接的熱載體輸出管線18上，其它結構與實施例1完全相同。
本發明的工作原理是工業鍋爐的熱載體經過管道在加熱部位和用熱設備之間不斷循環，以滿足工業生產的用熱需求。用熱設備需要的熱量是不斷變化的，但是對於輸入用熱設備的熱載體溫度則要求相對穩定，根據工業鍋爐輸出熱載體動態溫度參數計算燃料的動態需求量，通過控制爐排電機轉速實時調整活動爐排的運行速度，進而實時調整燃料的供給量，達到準確穩定控制熱載體溫度的目的。工業鍋爐輸出熱載體溫度開始降低時，就加大燃料的供給量；熱載體溫度開始升高時，就減少燃料的供給量；始終保證燃料的供給量隨熱載體溫度變化而變化。根據在線煙氣分析儀檢測的煙氣成分含量參數，主要是一氧化碳和氧氣的含量， 判斷燃料的燃燒效率，計算助燃空氣的動態需求量，通過控制給風電機的轉速，實時調整助燃空氣供給量，保證爐膛燃料充分燃燒。燃料供應量增大，助燃空氣供應量也增大；燃料供應量變小，助燃空氣供應量也變小；始終保證爐膛燃料高效充分燃燒。燃料燃燒在爐膛中會產生大量的熱量和煙氣，適當的負壓能使煙氣排除爐膛且爐膛熱量損失不大，過小的負壓使爐膛熱量損失小但對排出煙氣不利，過大的負壓有利於排出煙氣但爐膛熱量損失大。根據動態爐膛溫度參數和動態爐膛負壓參數，計算負壓的合理數值，通過控制引風電機的轉速，實時調整爐膛負壓，使爐膛負壓既有利於排出煙氣又使爐膛熱量損失不大。工業鍋爐控制系統通過現場儀表採集的各種參數對工業鍋爐的複雜工況進行全面判斷，經過軟體分析和專家資料庫推理運算，實時確定燃料供給量、爐膛給風量或助燃空氣量和爐膛負壓的最優數據，實時控制供給燃料的鍋爐活動爐排的運行速度、給風電機轉速、引風電機轉速，進而實時控制燃料供給量、助燃空氣量、爐膛負壓，對工業鍋爐實行全面綜合的實時自動控制。(1)控制系統根據採集的各種參數對工業鍋爐的複雜工況進行全面判斷，經過軟體分析和專家資料庫推理運算得出最優控制數據，全面綜合地對工業鍋爐進行實時自動控制，能夠保證工業鍋爐始終處於最佳工作狀態，能夠準確控制輸出熱載體的溫度。(2)根據輸出熱載體動態溫度參數，實時控制燃料的供給量，做到「物盡其用」，最大程度上減少燃料浪費。(3)根據在線煙氣分析儀檢測的動態煙氣成分參數，實時控制助燃空氣的供給量， 保證爐膛燃料充分燃燒，有效地提高燃料的燃燒效率。(4)根據爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器檢測的動態爐膛溫度參數和動態爐膛負壓參數，實時控制引風量和爐膛負壓，在正常排放燃燒煙氣同時，保證爐膛溫度穩定，減少爐膛熱量損失。該系統在山東銳博化工有限公司的600萬大卡和300萬大卡有機熱載體爐上應用，可以將設定的輸出熱載體的溫度誤差控制在士rc範圍，有機熱載體爐節約燃料達 30%，節約電能31%以上，實現了準確控制、節能、減排和降耗效果。
權利要求
1.一種活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置，設有熱載體輸入管線，其特徵是熱載體輸入管線上裝有熱載體輸入溫度變送器、熱載體輸入壓力變送器、熱載體輸入流量變送器，熱載體輸入溫度變送器、熱載體輸入壓力變送器、熱載體輸入流量變送器與控制系統運算單元連接；在熱載體輸出管線上裝有熱載體輸出溫度變送器、熱載體輸出壓力變送器、 熱載體輸出流量變送器，熱載體輸出溫度變送器、熱載體輸出壓力變送器、熱載體輸出流量變送器與控制系統運算單元連接；在工業鍋爐上裝有爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器，爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器與控制系統運算單元連接；在爐膛出口裝有在線煙氣分析儀與控制系統運算單元連接；活動爐排由活動爐排電機拖動，活動爐排電機與控制系統執行單元連接；給風電機與控制系統執行單元連接；引風電機與控制系統執行單元連接。
2.根據權利要求1所述活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置，其特徵在於所說的熱載體輸出管線是導熱油的輸出管線。
3.3.根據權利要求1所述活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置，其特徵在於所說的熱載體輸出管線是熱風輸出管線。
4.4.根據權利要求1所述活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置，其特徵在於所說的熱載體輸出管線是連通水汽包的蒸汽或熱水輸出管線。
5.5. 一種權利要求1所述活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制裝置的控制方法，其特徵是控制系統運算單元根據熱載體輸出溫度變送器提供的溫度參數或者根據熱載體輸出壓力變送器提供的壓力參數，判斷加熱管輸出熱載體溫度或者壓力是否符合工藝要求並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整活動爐排電機的轉速，進而實時控制燃料供給量；控制系統運算單元根據在爐膛出口裝有的在線煙氣分析儀檢測的煙氣成分含量參數判斷燃料的燃燒效率並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整給風電機的轉速，進而實時控制助燃空氣供給量；控制系統運算單元根據在工業鍋爐上裝有的爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器提供的爐膛溫度參數和負壓參數，判斷燃料的燃燒速度並發出相應控制指令，控制系統控制單元根據控制系統運算單元的指令輸出控制信號，控制系統執行單元根據控制信號調整引風電機的轉速，進而實時控制爐膛負壓；在線煙氣分析儀、熱載體輸入溫度變送器、熱載體輸入壓力變送器、熱載體輸入流量變送器、爐膛溫度變送器、爐膛差壓變送器、熱載體輸出溫度變送器、熱載體輸出壓力變送器、 熱載體輸出流量變送器均設定上述各種參數的上下限，同時設定熱載體循環泵運行參數、 熱載體補充泵運行參數、熱載體液位參數的上下限，當測定值超過設定參數的上下限時即採取聲光報警或緊急停車等控制措施。
全文摘要
本發明涉及一種活動爐排式鍋爐節能恆溫自動控制方法及其裝置，屬於鍋爐領域。採用熱載體溫度參數、爐膛溫度參數、爐膛負壓參數、爐膛煙氣成分含量參數、熱載體流量參數和熱載體壓力參數，經過軟體分析和專家資料庫推理運算，實時確定燃料供給量、助燃空氣量和爐膛負壓的最優數據，實時控制供給燃料的鍋爐活動爐排的運行速度、給風電機轉速、引風電機轉速，進而實時控制燃料供給量、助燃空氣量、爐膛負壓。本發明方法及系統能夠在燃燒過程中實時準確控制燃料供給量、助燃空氣量、爐膛負壓，在準確控制輸出熱載體溫度的同時，節約燃料和電能，實現節能、減排、降耗的目的。
文檔編號F24H9/20GK102278821SQ201110218940
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者張明龍, 殷晨光, 王明元, 鄒勇 申請人:威海寶源電氣有限公司