专利名称：一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法
技术领域：
本发明是一种锅炉或工业窑炉的综合节能方法，具体地说是采用富氧空气助燃时，通过调节锅炉或工业窑炉原有通风量，与富氧助燃空气匹配，并且综合调节炉子燃料量、被加热介质等，达到提高热效率节约燃料的自动控制方法。
背景技术：
从空气中分离氧气而获得富氧空气的各种方法如膜分离法、分压法、深冷法等，已经十分成熟，而采用富氧空气作为锅炉或工业窑炉的助燃空气，已被证明能够取得良好的效果，这在高原缺氧地区尤为明显。
当锅炉或窑炉采用含氧量超过23％的富氧空气助燃时，因所用富氧空气量较少，而原来锅炉或窑炉的鼓风量和引风量相对过大，使得加入的富氧空气助燃作用差。如果由操作工手动调节，无法准确调节各种风量配合。尤其当锅炉或窑炉的热负荷状况变化时，如用人工调节锅炉或窑炉的燃料量、通风量、被加热介质量等，无法随热负荷变化而准确调节，致使富氧空气助燃达不到节能效果。
各种自动控制技术、现场传感器、数据传输、智能型中央控制装置等，目前在各个工业领域应用得既成熟又普遍。
本发明是对富氧空气助燃实行综合自动控制，在实例实施时得到验证，具有可靠有效的精确调节性能，使锅炉或窑炉达到富氧空气助燃明显节能效果。本发明适用于各种锅炉如煤粉炉、循环流化床锅炉、抛煤机炉、沸腾炉、燃油炉、燃气炉、链条炉等，适用的工业窑炉有各种加热炉、注汽炉、焚烧炉、热媒炉、水泥窑炉、各种金属冶炼炉等。
发明内容
为了克服现有锅炉和窑炉助燃方式的不足，本发明提出一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法。按该方法设计建立的系统由富氧助燃空气供气装置、现场传感器、数据传输装置、智能自动控制装置、控制执行装置组成，对锅炉或窑炉的风量、燃料、被加热介质等进行智能调节而达到综合节能目的。获得富氧空气的方法，可以是变压吸附法、深冷法、化学法、膜法和工业副产品等。富氧助燃空气的含氧比例，应该大于23％，也可以根据锅炉或工业窑炉的需要而定。富氧助燃空气加入锅炉或窑炉的部位，亦根据不同的锅炉或窑炉而定。本方法对锅炉的受热受压本体无任何改动。系统的结构示意图见附
图1。
本发明解决助燃空气无效问题所采用的方法是对锅炉或窑炉的各项热工状况参数，由现场传感器实现参数检测，通过数据传输装置，向智能中心控制装置传回所有现场参数。对原有的通风系统实行风量调节时，调节的基准是富氧助燃空气的加入量及原有的鼓风量或引风量。智能控制装置对于炉子原有的鼓风量或引风量，按照富氧助燃空气量的变化，通过控制执行装置调节。在每天的供热过程中，炉子的热负荷情况会有不同的变化，本发明方法充分考虑这一常见情况，在整个系统中建立了模拟热负荷变化的控制调节模型和操作方式，根据热负荷变化获得的现场参数，由智能控制装置发出指令，通过各控制执行装置来调节燃料、加热介质等各项工作参数。在使用的过程中，除了调节风量、增加助燃空气而收到的节能效果外，调节其他参数也得到了明显的节能效果。在节约燃料方面，视不同的炉子和燃料，最低可节约燃料5％，而对玻璃窑炉、冶金炉等，可做到节约燃料15％以上。同时还能在原有的基础上，节约5％～10％电力。
具体实施例方式
实施例1在锅炉实施本发明，按照本发明设计安装控制系统。当助燃的富氧空气加入锅炉炉膛时，智能控制系统对助燃风量和原有的鼓风机和引风机开始实现调节，并检测炉膛温度、被加热介质(如蒸汽)温度、流量、压力、排烟温度等参数。当热负荷增大时，燃料量增加，智能控制系统会自动加大助燃空气压力，增加助燃风的线速度，使之大于烟气留宿，并采用变频器适当调节引风量，同时用排烟温度参数作为引风量调节的第二个参考量，使锅炉在热效率最优区域范围内供热。反之，当热负荷减少时，智能控制系统会自动减少助燃富氧空气量，同时也调节减少引风量。智能控制系统同时检测控制其他相关参数，按照已建立的调节模型实现控制，使锅炉工作在较佳的节能范围内。在一台10吨的燃煤链排式锅炉上安装根据本发明设计的系统后，保证富氧空气助燃风速在15m/s～20m/s之间，风压达到2KPa，炉膛温度提高了60℃。当燃煤的低发热值在17MJ/Kg时，吨煤产蒸汽量从原来的5.0吨，提高到5.53吨，鼓风机和引风机的综合耗电量下降了5％。
实施例2在化工原料硅酸钠熔池炉实施本发明，按照本发明设计安装自控系统。当助燃富氧空气加入熔池炉炉膛时，智能控制系统检测现场参数后，对助燃风量和原有的鼓风机开始实现调节，并检测炉膛温度、被加热介质温度、排烟温度等参数。当热负荷增大时，燃料量增加，智能控制系统根据燃料增加量，自动增大助燃富氧空气气压，使之提高了1.6KPa，适当调节熔池炉的原鼓风量，同时用排烟温度参数作为鼓风量调节的第二个参考量，使熔池炉在最优节能区域范围内工作。反之，当热负荷减少时，智能控制系统会自动降低富氧助燃空气气压，同时也调节减少鼓风量。在日产30吨的硅酸钠熔池炉上安装实施本系统后，烟气温度从750℃下降到680℃，熔池炉的碹顶温度下降40℃，燃油节约了15％。
实施例3在水泥回转窑实施本发明，按照本发明设计安装控制系统。在这一系统中，根据已建立的回转窑燃烧工况调节模型，在自控系统的调节下，助燃的富氧空气加进水泥回转窑的煤粉燃烧器，减少原来的喷煤粉风量，使得燃烧器喷出的粉状煤炭，加快了燃烧速度和燃尽程度，提高火焰的燃烧强度，同时也减少了氮氧化合物的生成，降低回转窑排烟中的NOx成分。在新型干法水泥回转窑上应用，还必须调节预分解窑的燃烧器，由智能控制系统调节二、三次风量，保证预分解窑内特殊的辉焰燃烧方式，同时达到节能和环保目的。在日产2000吨熟料的回转窑上安装本系统后，减低燃煤用量5％，并完全可以使用低位发热值还不足15MJ/Kg的褐煤和烟煤混合劣质煤。烟气中的NOx成分完全符合环保标准。
实施例3在铅锑合金吹炼炉实施本发明，按照本发明设计安装控制系统。这种吹炼炉使用的燃料，有的是焦炭，有的是重油，本发明实例是在重油燃料炉上实施的，助燃和助炼的空气是采用含氧量大于25％的富氧空气。在铅锑合金吹炼过程中，必须兼顾两个因素，一是燃料油的助燃，二是锑的氧化吹炼。本发明的智能控制系统可以精确地控制炉内压力，保证氧化锑在800℃时的饱和蒸汽压，加快锑硫化物的氧化过程，使之顺利挥发进入烟气被回收，同时获得纯度较高的粗铅(含量＞83％)和氧化锑。应用本发明后，吹炼时间从120小时/炉，缩短为80小时/炉。因为本发明控制系统能够精确分配吹炼富氧空气量和助燃富氧空气量，除了缩短吹炼时间，还降低每小时重油消耗量的10％，烟气中硫化物完全达到环保标准。综合效益提高了15％以上。
权利要求
1.一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法，其特征是采用富氧空气作为助燃风，由现场传感器、数据传输装置、智能自动控制装置、控制执行装置组成的系统，对锅炉或窑炉的风量、燃料、被加热介质等进行智能调节而达到综合节能的方法。
2.根据权利要求1所述的一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法，其特征在于富氧空气是氧气含量大于23％的空气。富氧空气的来源可以是膜法、深冷法、空分法、化学法或工业副产品。
3.根据权利要求1所述的一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法，其特征在于现场传感器检测的数据可以是温度、燃料量、空气量、水量及各种相关热工参数。
4.根据权利要求1所述的一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法，其特征在于数据传输装置可以是电缆、光纤、无线电。
5.根据权利要求1所述的一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法，其特征在于智能自动控制装置可以是可编程控制器、计算机、单片机、其他专用电路。
6.根据权利要求1所述的一种用于锅炉或工业窑炉的综合节能方法，其特征在于控制执行装置可以是阀门、变频器、泵、进料机构、气体调压器、加煤机构、燃油调节器。
全文摘要
本发明方法是锅炉或工业窑炉的综合节能方法。当锅炉或窑炉采用含氧量超过23％的富氧空气助燃时，所用富氧空气量较少，原来锅炉或窑炉的通风量相对过大，使得加入的富氧空气助燃作用差。传统方法由操作工手动调节，无法准确调节配合风量。按本方法设计的系统，如附图所示，由富氧助燃空气供气装置、现场传感器、数据传输装置、智能自动控制装置、控制执行装置组成，对锅炉或窑炉的风量、燃料、被加热介质等进行调节而达到综合节能目的。当锅炉或窑炉的热负荷状况变化时，系统做到随热负荷变化而准确调节锅炉或窑炉的燃料量、通风量、被加热介质量等，使富氧空气助燃达到节能效果。本方法在实施时已验证其精确调节性能。
文档编号F23N1/08GK101046296SQ20061001078
公开日2007年10月3日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者吴仲贤, 邓卉戎, 李芃, 杨刚, 王文哲, 闵航 申请人:吴仲贤, 邓卉戎