富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體地，涉及一種富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]富氧燃燒技術(shù)是一種用比通?？諝?含氧濃度21% )含氧濃度高的高濃度氧氣或純氧代替空氣作為燃料燃燒的助燃劑的技術(shù)，它是一種清潔、高效節(jié)能的燃燒技術(shù)，可以應(yīng)用于煤粉鍋爐等鍋爐的燃燒發(fā)電等領(lǐng)域中。富氧燃燒技術(shù)利用煙氣再循環(huán)系統(tǒng)將燃燒產(chǎn)生的煙氣通過再循環(huán)煙道與注入的純氧或高濃度氧氣(氧濃度大于21% )混合來代替常規(guī)鍋爐燃燒使用的空氣，這樣既提高了鍋爐熱效率，又實(shí)現(xiàn)了 CO2的大規(guī)模化捕集與封存及NOx等污染物的減排。
[0003]在采用富氧燃燒技術(shù)的富氧燃燒系統(tǒng)中，供氧子系統(tǒng)是與鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)聯(lián)度很高的子系統(tǒng)。該供氧子系統(tǒng)關(guān)系到制氧系統(tǒng)輸出的高純度氧氣能否安全地供給到再循環(huán)煙道中，還關(guān)系到高純度氧氣能否與再循環(huán)煙氣均勻混合。在富氧燃燒系統(tǒng)中，向鍋爐中供給適量的氧氣是保證鍋爐維持正常運(yùn)行的前提條件。如果高純度氧氣和再循環(huán)煙氣混合不均勻，則低氧濃度區(qū)的煤粉很難著火，從而難以保證富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐著火和穩(wěn)燃；而高氧濃度區(qū)的煤粉則會(huì)快速燃燒，從而造成局部混合體積快速膨脹，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制裝置和方法，該供氧控制裝置和方法能夠快速地將高濃度氧氣或純氧與再循環(huán)煙氣按照鍋爐燃燒所需比例進(jìn)行均勻混合。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制裝置，該控制裝置包括測量模塊和處理模塊，而且在所述富氧燃燒系統(tǒng)從空氣燃燒工況向富氧燃燒工況切換期間:所述測量模塊用于測量向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值和二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值；所述處理模塊用于將所述測量模塊所測量的向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第一氧濃度值并依據(jù)所述第一氧濃度值和所述一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門，以及將所述測量模塊所測量的向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第二氧濃度值并依據(jù)所述第二氧濃度值和所述二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)二次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門。
[0006]本發(fā)明還提供一種富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制方法，該控制方法包括在所述富氧燃燒系統(tǒng)從空氣燃燒工況向富氧燃燒工況切換期間執(zhí)行以下步驟:測量向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值和二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值；以及將所述向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第一氧濃度值并依據(jù)所述第一氧濃度值和所述一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門，以及將所述向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第二氧濃度值并依據(jù)所述第二氧濃度值和所述二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)二次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門。
[0007]通過上述技術(shù)方案，由于根據(jù)本發(fā)明的供氧控制裝置和方法能夠?qū)⑺鱿蛞淮物L(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第一氧濃度值并依據(jù)所述第一氧濃度值和所述一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門以及將所述向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第二氧濃度值并依據(jù)所述第二氧濃度值和所述二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)二次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門，因此其能夠快速地將高濃度氧氣或純氧與再循環(huán)煙氣按照鍋爐燃燒所需比例進(jìn)行均勻混合。
[0008]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0009]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制裝置的示意框圖；以及
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明提供一種富氧燃燒系統(tǒng)供氧控制裝置，該控制裝置包括測量模塊10和處理模塊20，而且在所述富氧燃燒系統(tǒng)從空氣燃燒工況向富氧燃燒工況切換期間:所述測量模塊10用于測量向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值和二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值；所述處理模塊20用于將所述測量模塊10所測量的向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第一氧濃度值并依據(jù)所述第一氧濃度值和所述一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門，以及將所述測量模塊10所測量的向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第二氧濃度值并依據(jù)所述第二氧濃度值和所述二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)二次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門。該供氧控制裝置能夠使高濃度氧氣或純氧與再循環(huán)煙氣按鍋爐燃燒所需比例進(jìn)行混合，從而保證向富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐中提供與鍋爐負(fù)荷相匹配的氧量，并能夠在極短的時(shí)間內(nèi)將所供給的高濃度氧氣或純氧與再循環(huán)煙氣混合均勻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)富氧燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0014]下面以一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門為例對處理模塊20所執(zhí)行的調(diào)節(jié)動(dòng)作進(jìn)行解釋說明:在所述富氧燃燒系統(tǒng)從空氣燃燒工況向富氧燃燒工況切換期間，處理模塊20通過函數(shù)&00將測量模塊10所測量的向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量轉(zhuǎn)換成第一氧濃度值信號，然后通過時(shí)間函數(shù)gjt)使轉(zhuǎn)換后的第一氧濃度值信號形成隨燃燒工況切換時(shí)間而變化的信號，然后依據(jù)該信號與一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值來調(diào)節(jié)一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門，例如先將該信號與一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值形成偏差然后通過PID調(diào)節(jié)器對該偏差進(jìn)行處理并依據(jù)處理結(jié)果來調(diào)節(jié)一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門。其中g(shù)l(t)是轉(zhuǎn)換后的第一氧濃度值信號隨燃燒工況切換時(shí)間的變化而變化的函數(shù)，其可以根據(jù)富氧燃燒系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
[0015]另外，向一次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量、向二次風(fēng)再循環(huán)煙道中供給的氧流量可以優(yōu)選分別在一次風(fēng)再循環(huán)煙道的一次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門和二次風(fēng)再循環(huán)煙道的二次風(fēng)再循環(huán)煙道注氧調(diào)節(jié)閥門之后測得。一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值和二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值優(yōu)選分別在一次風(fēng)再循環(huán)煙道和二次風(fēng)再循環(huán)煙道中靠近鍋爐入口的位置處測得，因?yàn)樵谶@些位置處，再循環(huán)煙氣已經(jīng)與高濃度氧氣或純氧混合均勻，從而能獲得比較準(zhǔn)確的一次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值和二次風(fēng)混合煙氣中的氧濃度值。
[0016]而且，在富氧燃燒系統(tǒng)從空氣燃燒工況向富氧燃燒工況切換完成之后，富氧燃燒系統(tǒng)的風(fēng)煙燃燒子系統(tǒng)還需要經(jīng)過一段時(shí)間的煙氣循環(huán)，以使煙氣中的二氧化碳逐漸富集到較高濃度的狀態(tài)(70%?80%或更高)才能實(shí)現(xiàn)二氧化碳的高效低能耗捕獲。在此之前，多余的煙氣(即向一次風(fēng)再循環(huán)煙道和二次風(fēng)再循環(huán)煙道注入的煙