鍋爐高效率燃燒節(jié)能控制方法和節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明是一件分案申請，原申請的申請日為20 13年10月10日，申請?zhí)枮?201310470243.7，發(fā)明名稱為:鍋爐自動化燃燒節(jié)能控制方法和節(jié)能系統(tǒng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及供熱技術(shù)，且特別涉及一種用于供熱系統(tǒng)的鍋爐高效率燃燒節(jié)能控制 方法和一種鍋爐高效率燃燒節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003] 傳統(tǒng)供熱行業(yè)，憑經(jīng)驗摸索供熱，行業(yè)內(nèi)沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的操作資料，看天供熱，沒 有量化供熱。通常講"天熱少燒一點"，這"一點"是多少?沒有哪一家供熱企業(yè)能說的清。天 冷多燒一點，這"一點"又是多少？同樣沒有哪一家供熱企業(yè)能說的清。其余如"差不多"、"略 微高點"和"好好燒"等粗放的表達(dá)，并不能使供熱企業(yè)得到提高熱效率和減少能源浪費、降 低成本的訴求。并且，上述粗放的控制技術(shù)造成能源浪費，多年得不到根本解決。
[0004] 傳統(tǒng)供熱行業(yè)控制技術(shù)造成鍋爐運行效率低，實際運行鍋爐效率只有65%左右， 30%的燃煤白白浪費。其中，對于燃煤鍋爐鼓風(fēng)量和含氧量的控制，是影響鍋爐熱效率的一 個重要因素。
[0005] 現(xiàn)有的供熱系統(tǒng)，其熱能主要來源于燃煤鍋爐。燃煤鍋爐需要通過鼓風(fēng)來助燃。實 際運行中，當(dāng)鼓風(fēng)量大于燃燒需要氧量時，多余的空氣排煙會帶走熱量;而當(dāng)鼓風(fēng)量小于燃 燒需要氧時，煤不能充分燃燒，造成爐渣含炭量超標(biāo);因此，為解決以上矛盾，當(dāng)鍋爐內(nèi)含氧 量高時，需減少鼓風(fēng)量，優(yōu)化鼓風(fēng)量，滿足燃料充分燃燒需氧量，達(dá)到充分燃燒，以使鍋爐獲 得最高的熱效率。當(dāng)含氧量低于其設(shè)定值時，需增加鼓風(fēng)量，優(yōu)化鼓風(fēng)量，滿足燃料充分燃 燒需氧量，達(dá)到充分燃燒，以使鍋爐獲得最高的熱效率。然而，現(xiàn)有技術(shù)中也并不存在一種 對上述鼓風(fēng)量和含氧量的精確控制方法，僅能靠操作人員的經(jīng)驗進(jìn)行控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鍋爐高效率燃燒節(jié) 能控制方法，以實現(xiàn)對燃煤鍋爐鼓風(fēng)量和含氧量的精確控制，提高燃煤鍋爐熱效率。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種鍋爐高效率燃燒節(jié)能系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明的鍋爐高效率燃燒節(jié)能控制方法，包括：
[0009] -種鍋爐高效率燃燒節(jié)能控制方法，用于供熱系統(tǒng)，該控制方法包括：
[0010]步驟S1:檢測所述供熱系統(tǒng)的鍋爐的煙氣含氧量；
[0011] 步驟S2;判斷檢測到的所述煙氣含氧量是否在一設(shè)定范圍內(nèi)；
[0012] 步驟S3:如檢測到的所述煙氣含氧量不在所述設(shè)定范圍內(nèi)，則控制所述供熱系統(tǒng) 的鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量和/或給煤機(jī)的給煤量，直至所述煙氣含氧量的檢測值在所述設(shè)定范圍 內(nèi)。
[0013] -種鍋爐高效率燃燒節(jié)能系統(tǒng)，用于供熱系統(tǒng)，該節(jié)能系統(tǒng)包括：
[0014] 數(shù)據(jù)回傳模塊，包括一檢測器，檢測所述供熱系統(tǒng)的鍋爐的煙氣含氧量；
[0015] 計算模塊，接收所述數(shù)據(jù)回傳模塊檢測到的所述煙氣含氧量，判斷檢測到的所述 煙氣含氧量是否在一設(shè)定范圍內(nèi)；
[0016] 指令生成模塊，接收所述計算模塊的判斷結(jié)果，如檢測到的所述煙氣含氧量不在 所述設(shè)定范圍內(nèi)，則生成控制所述供熱系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量和/或給煤機(jī)的給煤量以使 所述煙氣含氧量的檢測值在所述設(shè)定范圍內(nèi)的調(diào)度指令。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的供熱系統(tǒng)的燃煤鍋爐中鼓風(fēng)量 和含氧量無法精確控制的技術(shù)問題，通過對煙氣含氧量進(jìn)行設(shè)定和檢測，當(dāng)檢測到的燃煤 鍋爐內(nèi)煙氣含氧量高于設(shè)定上限時，通過控制鼓風(fēng)機(jī)，適當(dāng)減少鼓風(fēng)量，滿足燃料充分燃燒 需氧量，達(dá)到充分燃燒，使得燃煤鍋爐獲得最高的熱效率。而當(dāng)煙氣含氧量低于其設(shè)定值 時，適當(dāng)增加鼓風(fēng)量，滿足燃料充分燃燒需氧量，達(dá)到充分燃燒，使得鍋爐獲得最高的熱效 率。
[0018] 本發(fā)明是使鼓風(fēng)量既滿足燃料充分燃燒的需要，又不因風(fēng)量過多而降低爐膛溫 度，從而獲得最高的熱效率。通過實施本發(fā)明的控制方法，燃煤鍋爐熱效率可從65 %提高到 80 %，鍋爐熱效率提高15 %-20 %左右。同時，通過實施本發(fā)明的控制方法，可以提高管網(wǎng)運 行效率，管網(wǎng)運彳丁效率從64%提尚到84%，提尚20%左右。
[0019] 同時，本發(fā)明控制裝置中的計算模塊，代替了人工的大量繁瑣計算，可解決供熱行 業(yè)管理人員良莠不齊，職員素質(zhì)低下問題，不用繁瑣計算，直接輸入操作界面，得到運行數(shù) 據(jù)，大大的減輕職員工作強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例的鍋爐自動化燃燒節(jié)能控制方法的示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實施例的鍋爐自動化燃燒節(jié)能系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本 發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及 圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0023]本說明書中的術(shù)語介紹如下：
[0024] 1、燃煤量:鍋爐每小時消耗燃煤數(shù)量，單位:噸/小時(T/h)，通常情況下，100T鍋爐 每小時耗煤量在13噸左右。
[0025] 2、鍋爐熱效率:COP(Coefficient Of Performance)，即鍋爐運行所消耗能量與所 產(chǎn)生熱量之間的轉(zhuǎn)換比率，簡稱制熱能效比。
[0026] 3、標(biāo)準(zhǔn)煤：亦稱煤當(dāng)量，具有統(tǒng)一的熱值標(biāo)準(zhǔn)。我國規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為 7000千卡。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡 的標(biāo)準(zhǔn)煤。1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱=7000cal (大卡）=7000 + 861大卡/KW=8.13KW。
[0027] 4、煙氣殘氧分析儀:又稱氧化鋯殘氧分析儀，用于檢測并分析排煙當(dāng)中的氧含量， 也即煙氣含氧量。氧化鋯殘氧分析儀既可以現(xiàn)場顯示數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)回傳。氧化鋯殘氧 分析儀設(shè)置在煙氣通道中，具體的說是在鍋爐尾部到空預(yù)器之間的煙氣通道中，如果不設(shè) 置有空預(yù)器，則設(shè)置在鍋爐尾部與除塵器之間的煙氣通道中。煙氣氧含量6-8%屬于正常范 圍，低于6-8%加大鼓風(fēng)量;高于6-8%減小鼓風(fēng)量，而進(jìn)一步的，把煙氣含氧量控制在5.8-6.8%內(nèi)，燃煤鍋爐的熱效率更高。
[0028]本發(fā)明的控制系統(tǒng)的硬件包括但不限于:工業(yè)以太網(wǎng)，計算機(jī)系統(tǒng)，寬帶，路由器， 無線傳感器，大容量數(shù)據(jù)庫，鍋爐系統(tǒng)測點，PM592控制器，采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用 戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術(shù)?？山尤牍I(yè)以太網(wǎng)專網(wǎng)，實現(xiàn)控制指 令傳輸和控制圖像雙傳輸。寬帶能夠滿足人們感觀所能感受到的各種媒體在網(wǎng)絡(luò)上傳輸所 需要的帶寬。FCC(Federal Communications Commission全稱美國聯(lián)邦通訊委員會)2010年 07月24日為"寬帶"這個詞語下了一個定義，F(xiàn)CC認(rèn)為寬帶意味著下載速率為4Mbps，上行為 1Mbps，可以實現(xiàn)視頻等多媒體應(yīng)用，并同時保持基礎(chǔ)的Web瀏覽和E-Mai 1特性。本控制系統(tǒng) 是現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，用于連接I/O子站與主控制器。系統(tǒng)操作級網(wǎng)絡(luò)用于連接主控制站與操作 員工作站以及其他控制室設(shè)備如打印機(jī)等?，F(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)采用Modubus總線，速率為12M。操 作級及管理網(wǎng)采用以太網(wǎng)Ethernet連接，易于使用和擴(kuò)展，速率為10/100M自適應(yīng)。
[0029]在介紹本發(fā)明具體的控制方法之前，先介紹一下對燃煤自動化燃燒進(jìn)行控制的理 論依據(jù)：
[0030] 首先，煤的化學(xué)成分包括:水分:9-20%，平均14.5%，燃燒帶熱量成分，屬于揮發(fā) 部分；揮發(fā)分：13-21 %，平均17 %，燃燒發(fā)熱量成分，屬于發(fā)熱成分；灰分：11-21 %，平均 15.5%，燃燒帶熱成分，屬于固定部分；固定碳:43-57%，平均50%，燃燒發(fā)熱成分，屬于發(fā) 熱部分。硫和氮氧化物:2-4%，平均3%，燃燒部分發(fā)熱，屬于發(fā)熱部分。煤的發(fā)熱有效成分： 揮發(fā)分17%、固定碳50%以及硫和氮氧化物3%，三者合計70%。
[0031] 煤的主要可燃元素是碳(C)，lkg純碳完全燃燒生成⑶2時：放出32860kJ(千焦?fàn)枺?的熱量= 7861.24cal(卡）；而lkg純碳不完全燃燒生成C0時:放出9268kJ(千焦?fàn)枺┑臒崃? 2217.22cal (卡），用熱量比計算，煤燃燒生成⑶與⑶2時燃燒放熱比例：2217.22Cal( + )/ 7861.24cal(卡）=28·2%。
[0032] 因此，燃燒1KG煤需要氧氣(含碳量按50%計算）的經(jīng)驗數(shù)據(jù):燃燒1KG煤需要7立方 米空氣中的氧氣（1.96KG: 1立方米空氣質(zhì)量為1.293kg X 7立方米=9.051kg，1立方米空氣 中氧氣質(zhì)量為 1331 · 058 克 X 21 % =0 · 2795kg，0· 5kg 碳完全燃燒需要 0 · 2795kg X 7 = 1 · 96KG 氧氣。而分子量數(shù)據(jù):燃燒1KG煤需要1.33KG氧氣，碳、氧質(zhì)量比為3:8生成二氧化碳(精確）， 1KG煤(含碳量按0.5KG碳計算），完全燃燒需要氧氣0.5\8 + 3=1.331?，分子量0=16、〇= 12，（C02 = 12+16X2 = 44系數(shù)：44 + 12 = 3.667); 3/8 = 0