锅炉高效率燃烧节能控制方法和节能系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明是一件分案申请，原申请的申请日为20 13年10月10日，申请号为 201310470243.7，发明名称为:锅炉自动化燃烧节能控制方法和节能系统。
技术领域
[0002] 本发明涉及供热技术，且特别涉及一种用于供热系统的锅炉高效率燃烧节能控制 方法和一种锅炉高效率燃烧节能系统。
【背景技术】
[0003] 传统供热行业，凭经验摸索供热，行业内没有一个标准的操作资料，看天供热，没 有量化供热。通常讲"天热少烧一点"，这"一点"是多少?没有哪一家供热企业能说的清。天 冷多烧一点，这"一点"又是多少？同样没有哪一家供热企业能说的清。其余如"差不多"、"略 微高点"和"好好烧"等粗放的表达，并不能使供热企业得到提高热效率和减少能源浪费、降 低成本的诉求。并且，上述粗放的控制技术造成能源浪费，多年得不到根本解决。
[0004] 传统供热行业控制技术造成锅炉运行效率低，实际运行锅炉效率只有65%左右， 30%的燃煤白白浪费。其中，对于燃煤锅炉鼓风量和含氧量的控制，是影响锅炉热效率的一 个重要因素。
[0005] 现有的供热系统，其热能主要来源于燃煤锅炉。燃煤锅炉需要通过鼓风来助燃。实 际运行中，当鼓风量大于燃烧需要氧量时，多余的空气排烟会带走热量;而当鼓风量小于燃 烧需要氧时，煤不能充分燃烧，造成炉渣含炭量超标;因此，为解决以上矛盾，当锅炉内含氧 量高时，需减少鼓风量，优化鼓风量，满足燃料充分燃烧需氧量，达到充分燃烧，以使锅炉获 得最高的热效率。当含氧量低于其设定值时，需增加鼓风量，优化鼓风量，满足燃料充分燃 烧需氧量，达到充分燃烧，以使锅炉获得最高的热效率。然而，现有技术中也并不存在一种 对上述鼓风量和含氧量的精确控制方法，仅能靠操作人员的经验进行控制。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种锅炉高效率燃烧节 能控制方法，以实现对燃煤锅炉鼓风量和含氧量的精确控制，提高燃煤锅炉热效率。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种锅炉高效率燃烧节能系统。
[0008] 本发明的锅炉高效率燃烧节能控制方法，包括：
[0009] -种锅炉高效率燃烧节能控制方法，用于供热系统，该控制方法包括：
[0010]步骤S1:检测所述供热系统的锅炉的烟气含氧量；
[0011] 步骤S2;判断检测到的所述烟气含氧量是否在一设定范围内；
[0012] 步骤S3:如检测到的所述烟气含氧量不在所述设定范围内，则控制所述供热系统 的鼓风机的鼓风量和/或给煤机的给煤量，直至所述烟气含氧量的检测值在所述设定范围 内。
[0013] -种锅炉高效率燃烧节能系统，用于供热系统，该节能系统包括：
[0014] 数据回传模块，包括一检测器，检测所述供热系统的锅炉的烟气含氧量；
[0015] 计算模块，接收所述数据回传模块检测到的所述烟气含氧量，判断检测到的所述 烟气含氧量是否在一设定范围内；
[0016] 指令生成模块，接收所述计算模块的判断结果，如检测到的所述烟气含氧量不在 所述设定范围内，则生成控制所述供热系统的鼓风机的鼓风量和/或给煤机的给煤量以使 所述烟气含氧量的检测值在所述设定范围内的调度指令。
[0017] 本发明的有益效果在于，本发明解决了现有技术的供热系统的燃煤锅炉中鼓风量 和含氧量无法精确控制的技术问题，通过对烟气含氧量进行设定和检测，当检测到的燃煤 锅炉内烟气含氧量高于设定上限时，通过控制鼓风机，适当减少鼓风量，满足燃料充分燃烧 需氧量，达到充分燃烧，使得燃煤锅炉获得最高的热效率。而当烟气含氧量低于其设定值 时，适当增加鼓风量，满足燃料充分燃烧需氧量，达到充分燃烧，使得锅炉获得最高的热效 率。
[0018] 本发明是使鼓风量既满足燃料充分燃烧的需要，又不因风量过多而降低炉膛温 度，从而获得最高的热效率。通过实施本发明的控制方法，燃煤锅炉热效率可从65 %提高到 80 %，锅炉热效率提高15 %-20 %左右。同时，通过实施本发明的控制方法，可以提高管网运 行效率，管网运彳丁效率从64%提尚到84%，提尚20%左右。
[0019] 同时，本发明控制装置中的计算模块，代替了人工的大量繁琐计算，可解决供热行 业管理人员良莠不齐，职员素质低下问题，不用繁琐计算，直接输入操作界面，得到运行数 据，大大的减轻职员工作强度。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例的锅炉自动化燃烧节能控制方法的示意图；
[0021] 图2为本发明实施例的锅炉自动化燃烧节能系统的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本 发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及 图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0023]本说明书中的术语介绍如下：
[0024] 1、燃煤量:锅炉每小时消耗燃煤数量，单位:吨/小时(T/h)，通常情况下，100T锅炉 每小时耗煤量在13吨左右。
[0025] 2、锅炉热效率:COP(Coefficient Of Performance)，即锅炉运行所消耗能量与所 产生热量之间的转换比率，简称制热能效比。
[0026] 3、标准煤：亦称煤当量，具有统一的热值标准。我国规定每千克标准煤的热值为 7000千卡。将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为7000千卡 的标准煤。1 kg标准煤发热=7000cal (大卡）=7000 + 861大卡/KW=8.13KW。
[0027] 4、烟气残氧分析仪:又称氧化锆残氧分析仪，用于检测并分析排烟当中的氧含量， 也即烟气含氧量。氧化锆残氧分析仪既可以现场显示数据，也可以将数据回传。氧化锆残氧 分析仪设置在烟气通道中，具体的说是在锅炉尾部到空预器之间的烟气通道中，如果不设 置有空预器，则设置在锅炉尾部与除尘器之间的烟气通道中。烟气氧含量6-8%属于正常范 围，低于6-8%加大鼓风量;高于6-8%减小鼓风量，而进一步的，把烟气含氧量控制在5.8-6.8%内，燃煤锅炉的热效率更高。
[0028]本发明的控制系统的硬件包括但不限于:工业以太网，计算机系统，宽带，路由器， 无线传感器，大容量数据库，锅炉系统测点，PM592控制器，采用何种性能的以太网取决于用 户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。可接入工业以太网专网，实现控制指 令传输和控制图像双传输。宽带能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所 需要的带宽。FCC(Federal Communications Commission全称美国联邦通讯委员会)2010年 07月24日为"宽带"这个词语下了一个定义，FCC认为宽带意味着下载速率为4Mbps，上行为 1Mbps，可以实现视频等多媒体应用，并同时保持基础的Web浏览和E-Mai 1特性。本控制系统 是现场总线网络，用于连接I/O子站与主控制器。系统操作级网络用于连接主控制站与操作 员工作站以及其他控制室设备如打印机等。现场总线网络采用Modubus总线，速率为12M。操 作级及管理网采用以太网Ethernet连接，易于使用和扩展，速率为10/100M自适应。
[0029]在介绍本发明具体的控制方法之前，先介绍一下对燃煤自动化燃烧进行控制的理 论依据：
[0030] 首先，煤的化学成分包括:水分:9-20%，平均14.5%，燃烧带热量成分，属于挥发 部分；挥发分：13-21 %，平均17 %，燃烧发热量成分，属于发热成分；灰分：11-21 %，平均 15.5%，燃烧带热成分，属于固定部分；固定碳:43-57%，平均50%，燃烧发热成分，属于发 热部分。硫和氮氧化物:2-4%，平均3%，燃烧部分发热，属于发热部分。煤的发热有效成分： 挥发分17%、固定碳50%以及硫和氮氧化物3%，三者合计70%。
[0031] 煤的主要可燃元素是碳(C)，lkg纯碳完全燃烧生成⑶2时：放出32860kJ(千焦尔） 的热量= 7861.24cal(卡）；而lkg纯碳不完全燃烧生成C0时:放出9268kJ(千焦尔）的热量= 2217.22cal (卡），用热量比计算，煤燃烧生成⑶与⑶2时燃烧放热比例：2217.22Cal( + )/ 7861.24cal(卡）=28·2%。
[0032] 因此，燃烧1KG煤需要氧气(含碳量按50%计算）的经验数据:燃烧1KG煤需要7立方 米空气中的氧气（1.96KG: 1立方米空气质量为1.293kg X 7立方米=9.051kg，1立方米空气 中氧气质量为 1331 · 058 克 X 21 % =0 · 2795kg，0· 5kg 碳完全燃烧需要 0 · 2795kg X 7 = 1 · 96KG 氧气。而分子量数据:燃烧1KG煤需要1.33KG氧气，碳、氧质量比为3:8生成二氧化碳(精确）， 1KG煤(含碳量按0.5KG碳计算），完全燃烧需要氧气0.5\8 + 3=1.331?，分子量0=16、〇= 12，（C02 = 12+16X2 = 44系数：44 + 12 = 3.667); 3/8 = 0