專利名稱：控制燃燒爐燃燒能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制燃燒爐燃燒能力的方法，該燃燒爐優(yōu)選為流化床爐。
背景技術(shù)：
燃燒能力的控制方法用來控制燃燒爐的熱輸出量，例如使燃燒爐的熱輸出量隨時(shí)間保持恒定。
上述類型的燃燒爐例如可用于焚燒廢物或污泥。在燃燒過程中，燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生廢氣，廢氣離開燃燒爐后，被引導(dǎo)通過廢熱鍋爐或蒸汽鍋爐和空氣預(yù)熱器，以便利用廢氣中含有的熱能。在廢熱利用中，即在蒸汽鍋爐中，廢氣被冷卻，在廢熱鍋爐中產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)的過熱蒸汽。一部分蒸汽通常用于設(shè)備的消耗裝置中，但絕大部分蒸汽被供給到蒸汽網(wǎng)中。
已知的這種燃燒爐的燃燒能力控制方法是根據(jù)廢熱利用中“實(shí)際”產(chǎn)生的蒸汽體積流量值來控制燃燒能力的。這個(gè)數(shù)值是在一個(gè)適當(dāng)點(diǎn)通過相應(yīng)的感測(cè)器而測(cè)定的。在本申請(qǐng)中，術(shù)語“實(shí)際”是指通過測(cè)量確定的參數(shù)值，即本發(fā)明的蒸汽體積流量。將用于以下說明中的術(shù)語“理論”則是指通過計(jì)算確定的參數(shù)值。所測(cè)定的蒸汽體積流量的實(shí)際值與一個(gè)預(yù)設(shè)值相比較，并根據(jù)兩者差異結(jié)果來控制燃燒能力。假設(shè)燃燒爐的熱輸出量保持恒定，如果實(shí)際蒸汽體積流量值小于預(yù)設(shè)值，則燃燒能力應(yīng)該增加。但如果實(shí)際蒸汽體積流量值大于預(yù)設(shè)值，則鍋爐的燃燒能力應(yīng)該降低。如果實(shí)際蒸汽體積流量的數(shù)值與預(yù)設(shè)值相當(dāng)，燃燒爐的燃燒能力將保持恒定。燃燒能力控制的調(diào)節(jié)是通過啟動(dòng)向鍋爐輸送燃燒物料的輸送裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，輸送鍋爐內(nèi)的燃燒物料越多，燃燒能力越高。
上述已知的燃燒爐燃燒能力控制方法在過去已經(jīng)證明是成功的。但缺點(diǎn)是燃燒能力的控制十分遲緩，也就是控制被延遲了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)流化床爐的燃燒尤其重要，其原因是蒸汽鍋爐和燃燒爐被置于不同地點(diǎn)。測(cè)量的蒸汽鍋爐中的蒸汽體積流量結(jié)果在時(shí)間上延遲于燃燒爐中的相應(yīng)燃燒情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)目的在于提供一種能減少延遲時(shí)間的鍋爐燃燒能力的控制方法。
而且，還提供了用以代替或補(bǔ)充已知控制方法的可供選擇的控制方法。后者的意義在于，可以確保當(dāng)一種控制方法失效時(shí)能夠使用另一種方法來接替。
因此，本發(fā)明的另一目的在于提供一種可選擇的控制方法來控制鍋爐燃燒能力。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的中的至少一個(gè)是通過采用第一種方式控制鍋爐燃燒能力的方法來實(shí)現(xiàn)的，在該方法中至少一個(gè)參數(shù)是通過感測(cè)器測(cè)定的，該至少一個(gè)測(cè)定的參數(shù)被代入預(yù)定的熱平衡來計(jì)算理論值，根據(jù)計(jì)算出的理論值控制燃燒能力。使用能力控制方法的熱平衡可以理論計(jì)算出能力控制方法所需的參數(shù)值，而不用實(shí)際測(cè)量該參數(shù)值。參數(shù)值的理論值確定比實(shí)際測(cè)定耗時(shí)少，因而本發(fā)明的能力控制方法的延遲時(shí)間縮短了。
優(yōu)選利用熱平衡來計(jì)算理論值，該理論值表征了蒸汽鍋爐中理論蒸汽體積流量值。可通過熱平衡精確計(jì)算理論值，使蒸汽體積流量的理論計(jì)算值與實(shí)際測(cè)定值之間沒有顯著差異。本發(fā)明中所述的燃燒能力控制方法與以實(shí)際蒸汽體積流量的測(cè)定值為基礎(chǔ)的能力控制方法十分相似。但本發(fā)明中所述的燃燒能力控制方法的延遲時(shí)間與現(xiàn)有技術(shù)相比大大減少了。
為了計(jì)算蒸汽鍋爐中蒸汽體積流量的理論值，將相應(yīng)感測(cè)器測(cè)量出的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)值代入熱平衡中進(jìn)行計(jì)算。這些參數(shù)為單位時(shí)間內(nèi)鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的廢氣體積和/或廢氣溫度和/或廢氣中的成分等，因?yàn)檫@些參數(shù)與燃燒能力息息相關(guān)。例如廢氣溫度越高，燃燒能力也就越高。
優(yōu)選地，計(jì)算出的理論值與預(yù)設(shè)值相比較，并根據(jù)兩者之間的差異來控制燃燒爐的燃燒能力。
在這點(diǎn)上應(yīng)該注意的是，除了代表蒸汽鍋爐中實(shí)際蒸汽體積流量值的理論值外，其它理論參數(shù)值也可以通過相應(yīng)的熱平衡計(jì)算出來?；谶@些數(shù)值而得到關(guān)于燃燒爐燃燒能力的相應(yīng)結(jié)論，從而進(jìn)行控制?？梢酝ㄟ^相應(yīng)熱平衡分別計(jì)算出的其它參數(shù)例如為燃燒爐中產(chǎn)生的廢氣量、廢氣溫度、廢氣中的成分(即廢氣中的水蒸氣、二氧化碳、氧氣或氮?dú)夂?等。這些參數(shù)的理論值也優(yōu)選與預(yù)設(shè)值相比較，并根據(jù)比較得出的差異控制燃燒爐燃燒能力。換句話說，每個(gè)為控制燃燒能力而測(cè)定出的“實(shí)際”參數(shù)也可以通過相應(yīng)的熱平衡計(jì)算出，因此可以用一個(gè)“理論”參數(shù)代替它。如果在控制過程中，控制所需的參數(shù)既可以是直接測(cè)定值，也可以是間接計(jì)算值，那么當(dāng)測(cè)定“實(shí)際”參數(shù)的感測(cè)器失效時(shí)，可以變?yōu)槭褂迷搮?shù)的計(jì)算值直至感測(cè)器修好或被更換。
在選擇通過熱平衡確定的、并作為實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒能力控制依據(jù)的理論值時(shí)，應(yīng)主要考慮那些用于解答熱平衡公式而測(cè)定的、并代入相應(yīng)公式的參數(shù)，這些參數(shù)是在鍋爐附近，優(yōu)選直接在鍋爐內(nèi)被測(cè)量，以使時(shí)間延遲降至最小，時(shí)間延遲對(duì)隨后的控制產(chǎn)生相應(yīng)影響。
用于熱平衡的單參數(shù)優(yōu)選使用相應(yīng)的感測(cè)器來測(cè)量。根據(jù)能力控制方法所要求的精確度，單參數(shù)也可至少部分地被相應(yīng)所選擇的常量替代。
燃燒爐的燃燒能力優(yōu)選通過可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速來控制。可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速越高，導(dǎo)入燃燒爐中的燃燒物就越多，這樣燃燒爐的燃燒能力也相應(yīng)地增加。
此外，本發(fā)明所述的燃燒能力控制方法優(yōu)選包括另一種方式，即現(xiàn)有技術(shù)所描述的基于實(shí)際測(cè)量參數(shù)來控制燃燒能力的方式，本發(fā)明中這兩種方式可以隨意轉(zhuǎn)換。例如，如果要避免上述的延遲時(shí)間，則選擇使用如本發(fā)明所述的燃燒能力控制方法。但如果時(shí)間延遲可以被忽略，則可轉(zhuǎn)換到另一種根據(jù)被測(cè)實(shí)際參數(shù)來控制燃燒能力的方式。
在第二種方式中，用于控制燃燒能力的被測(cè)參數(shù)優(yōu)選為實(shí)際蒸汽體積流量。


圖1表示了本發(fā)明所述的鍋爐燃燒能力控制方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
圖2表示燃燒設(shè)備的原理圖。
圖3表示燃燒功率的控制圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖1表示了本發(fā)明所述的鍋爐燃燒能力控制方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。為確定作為本發(fā)明所述的燃燒能力控制方法所依據(jù)的理論參數(shù)值，設(shè)定一個(gè)相應(yīng)的熱平衡。該熱平衡為至少一個(gè)數(shù)學(xué)公式，將所測(cè)參數(shù)值代入該數(shù)學(xué)公式中可計(jì)算出至少一個(gè)理論參數(shù)。使用熱平衡計(jì)算出的理論參數(shù)可以例如是蒸汽鍋爐中的理論蒸汽體積流量。使用的熱平衡越精確，所計(jì)算的理論蒸汽體積流量就越接近于實(shí)際蒸汽體積流量，鍋爐的燃燒能力控制實(shí)現(xiàn)效果就越好。通過適宜感測(cè)器測(cè)定的、用于解答熱平衡的參數(shù)值例如是燃燒爐中產(chǎn)生的廢氣量、廢氣溫度、廢氣中的成分(即廢氣中的水蒸氣、二氧化碳、氧氣或氮?dú)夂?等。
計(jì)算出的理論值與預(yù)設(shè)值相比較，計(jì)算出差值。根據(jù)這個(gè)差值控制向鍋爐內(nèi)輸送燃燒物料的可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速。可燃物供給裝置可以例如是蝸桿驅(qū)動(dòng)器(worm drive)。
例如當(dāng)燃燒爐內(nèi)的燃燒能力保持恒定時(shí)，如果計(jì)算值大于預(yù)設(shè)值，可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速將減慢。另一方面，如果計(jì)算值小于預(yù)設(shè)值，則可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速將增快。如果預(yù)設(shè)值與計(jì)算值之間的差值為零，則可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速保持不變。
可以理解，用感測(cè)器測(cè)量用于熱平衡的參數(shù)的測(cè)量頻率可隨意選擇，根據(jù)這些參數(shù)測(cè)定值計(jì)算出理論值并與預(yù)設(shè)值相比較，基于比較差值對(duì)可燃物供給裝置進(jìn)行控制。因此，可實(shí)現(xiàn)近乎連續(xù)的控制。
此外請(qǐng)注意，如果控制所需的精確度允許，所測(cè)定的用于解答熱平衡的參數(shù)能夠至少部分被常量所代替。但這些參數(shù)最好是測(cè)量值。
另外，為了防止時(shí)間延遲，應(yīng)該對(duì)所測(cè)定的用于解答熱平衡的參數(shù)進(jìn)行選擇，如果可能，所選參數(shù)是可以在鍋爐的燃燒室內(nèi)或鍋爐內(nèi)進(jìn)行測(cè)量的。這意味著相應(yīng)參數(shù)的測(cè)量點(diǎn)不會(huì)從鍋爐中被局部地分隔出來，以便盡可能實(shí)時(shí)地反映出鍋爐內(nèi)的條件。
最后可以推定，除了前面提到的蝸桿驅(qū)動(dòng)器，可以設(shè)置一個(gè)可燃物供給裝置、幾個(gè)可燃物供給裝置或其它輸送手段，都可利用本發(fā)明所述的燃燒能力控制方法來控制。
控制了燃燒功率就控制了燃燒設(shè)備的能量預(yù)算。圖2表示燃燒設(shè)備的原理圖。進(jìn)入燃燒室的燃料質(zhì)量流量獨(dú)立于預(yù)設(shè)值，自動(dòng)地調(diào)整。
一般是指產(chǎn)生的蒸汽質(zhì)量流量。蒸汽質(zhì)量流量與根據(jù)常規(guī)控制的預(yù)設(shè)值相比較，然后燃料供給的速度進(jìn)行增加或減少。示于圖2中，說明當(dāng)y3的手動(dòng)開關(guān)位于控制器R1時(shí)的情況。
該系統(tǒng)包括燃燒爐和熱交換槽。系統(tǒng)的反應(yīng)根據(jù)負(fù)載的變化而延遲。反應(yīng)時(shí)間就是燃燒爐內(nèi)燃料加入量的變化和測(cè)定到消減控制質(zhì)量的蒸汽量變化之間的時(shí)間，尤其是對(duì)于快速燃燒，例如流化床燃燒的情況。
本發(fā)明的測(cè)量應(yīng)該反應(yīng)迅速，而且在蒸汽量的反應(yīng)之前就知道當(dāng)時(shí)的燃燒狀態(tài)。示于圖3中，說明當(dāng)y3的手動(dòng)開關(guān)位于控制器R2時(shí)的情況。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，在熱交換槽范圍內(nèi)得到各種測(cè)量值，從而形成熱平衡，該熱平衡用于計(jì)算理論蒸汽量。計(jì)算的蒸汽量與蒸汽設(shè)定值比較，它們的不同將導(dǎo)致燃料質(zhì)量流量的改變。
圖3描述了一個(gè)新的控制電路圖。
控制部件運(yùn)算器1通過廢氣中的氧含量、水含量和二氧化碳含量根據(jù)下面公式計(jì)算比熱容量運(yùn)算器1廢氣的平均比熱容量y1＝(XH2O×cpH2O+XCO2×cpCO2+XN2×cpN2+XO2×cpO2)/100[kJ/Nm3]XH2O廢氣中的蒸汽含量[Vol.-％]cpH2O蒸汽的平均比熱容量[kJ/kgK]XCO2廢氣中的二氧化碳含量[Vol.-％]cpCO2二氧化碳的平均比熱容量[kJ/kgK]XO2廢氣中的氧含量[Vol.-％]cpO2氧氣的平均比熱容量[kJ/Nm3，濕]XN2廢氣中的氮?dú)夂縖Vol.-％]XN2＝100％×XH2O-XCO2-XO2cpN2氮?dú)獾钠骄葻崛萘縖kJ/Nm3，濕]預(yù)期的供給溫度和排出溫度可以很好地作為計(jì)算比熱容量的溫度依據(jù)。
燃燒設(shè)備中的水含量、氧含量和二氧化碳含量一般通過測(cè)量得到。廢氣中的其他氣體物質(zhì)由于含量少而不考慮，例如二氧化硫或氯化氫，氮?dú)夂扛鶕?jù)上述公式確定。
在一個(gè)備選實(shí)施方式中，操作人員可以預(yù)設(shè)廢氣的代表性熱容量常數(shù)。在測(cè)量失誤的時(shí)候推薦這樣做。
運(yùn)算器2理論蒸汽質(zhì)量流量一般地，燃燒設(shè)備中的廢氣體積流量在煙道中測(cè)定，燃燒溫度在燃燒室排出口測(cè)定，廢氣溫度在熱交換槽排出口測(cè)定。如果有再循環(huán)氣體體積流量，也需要測(cè)定。
在煙道中的廢氣體積流量和再循環(huán)廢氣的體積流量的總和就是燃燒室的廢氣體積流量。為了能將產(chǎn)生的蒸汽量的更多影響因素考慮進(jìn)去，方程包含用于修正蒸汽量計(jì)算值的常數(shù)。
y2＝(再循環(huán)廢氣量[Nm3/h]+煙道的廢氣量[Nm3/h]/a)*y1*(在燃燒室排出口的廢氣溫度[℃]一在熱交換槽排出口的廢氣溫度[℃])/在燃燒室排出口的廢氣溫度[℃]*b*c/da漏氣、廢氣凈化中的水分蒸發(fā)、體積流量測(cè)量的測(cè)量誤差等的修正常數(shù)。
b熱交換槽熱損失的修正常數(shù)。
c粉化的燃料灰對(duì)產(chǎn)生的蒸汽量的影響常數(shù)。
d遵從過熱蒸汽和給水的焓值之差的常數(shù)[kJ/kg]。
y2＝理論蒸汽量[kg/h]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，操作人員可以通過開關(guān)選擇常規(guī)蒸汽量控制操作(控制器R1)或本發(fā)明的基于能量平衡的蒸汽量控制操作(控制器R2)。
權(quán)利要求
1.一種利用第一種方式來控制燃燒爐燃燒能力的方法，其中通過感測(cè)器測(cè)定至少一個(gè)參數(shù)值，將該至少一個(gè)測(cè)定的參數(shù)值代入預(yù)先設(shè)定的熱平衡中來計(jì)算理論值，基于該計(jì)算出的理論值控制燃燒能力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該計(jì)算出的理論值代表了蒸汽鍋爐中的實(shí)際蒸汽體積流量值。
3.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該計(jì)算出的理論值與預(yù)定參照值相比較。
4.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述至少一個(gè)通過感測(cè)器測(cè)定的參數(shù)為單位時(shí)間內(nèi)鍋爐產(chǎn)生的廢氣體積和/或廢氣溫度和/或廢氣中的成分。
5.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過至少一個(gè)可燃物供給裝置的轉(zhuǎn)速來控制燃燒能力。
6.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其包含另一種根據(jù)感測(cè)器測(cè)定的實(shí)際參數(shù)值控制燃燒能力的方式，兩種方式可隨意進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于感測(cè)器測(cè)定的實(shí)際參數(shù)值為蒸汽鍋爐中的實(shí)際蒸汽體積流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制鍋爐燃燒能力的方法，該方法是根據(jù)設(shè)定的熱平衡計(jì)算出理論參數(shù)值來控制燃燒能力。
文檔編號(hào)F22B35/00GK1963307SQ20061014361
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者黑爾格·默曼 申請(qǐng)人:魯奇能捷斯集團(tuán)