燃烧器式工业锅炉的自动调温控制方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种燃烧器式工业锅炉的自动调温控制方法及其系统，属于锅炉领域。采用热载体温度动态变化趋势参数、炉膛温度动态变化趋势参数、炉膛负压动态变化趋势参数、炉膛烟气成分含量动态变化趋势参数、热载体流量动态变化趋势参数，经过软件分析和专家数据库推理运算，实时确定燃料供给量、助燃空气量和炉膛负压的最优数据，实时控制供给燃料的燃料调节控制阀开度、助燃空气调节控制阀开度、引风电机转速，进而实时控制燃料供给量、助燃空气量、炉膛负压，始终实时优化工业锅炉的工作状态。能够根据用热系统内某温控点的温度动态变化趋势参数，实时控制热载体流量进而控制该温控点的温度。同时，可以在某时间段内设定不同时段输出热载体温度、用热系统某温控点温度并准确控制。
【专利说明】燃烧器式工业锅炉的自动调温控制方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及锅炉领域，具体地说是一种燃烧器式工业锅炉的自动调温控制方法及其系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，工业锅炉是提供生产所需热能的重要设备，通过燃料燃烧加热热载体，一定温度的热载体在管道中被输送到用热系统，以满足工业生产的需要。实时准确地控制工业锅炉输出热载体温度、实时准确地控制用热系统内某温控点的热载体温度、设定和准确控制不同时段工业锅炉输出热载体温度、设定和准确控制不同时段用热系统内某温控点的热载体温度，始终实时优化整个工业锅炉和用热系统的工作状态，对准确控制生产、生活用热和工业锅炉、用热系统的节能、减排、降耗、环保，具有重大意义。
[0003]常见的燃烧器式工业锅炉以重油、天然气、水煤浆等液态燃料作为主要燃料，通过燃烧器喷嘴将燃料与助燃空气混合后喷进炉膛燃烧，炉膛的助燃空气由鼓风机提供，引风机产生的炉膛负压使燃烧产生的烟气经烟道排出炉膛。燃料燃烧产生的热能使热载体加热，一定温度的热载体被输送到用热系统以满足工业生产的需要。
[0004]长久以来，工业锅炉尤其是中小型工业锅炉，大部分是由经验丰富的操作人员依靠传统仪表和操作装置进行控制。工业锅炉系统是多变量系统，存在很多控制量和被控制量，扰动因素太多，控制滞后性很强，许多参数之间明显存在复杂的耦合关系，致使工业锅炉长期处于高能耗低效率的运行状态。近十几年以来，可编程序控制器(PLC)技术发展较快，DCS系统也在流化床式锅炉的控制上得到了应用，使部分工业锅炉控制水平有了一定提高，但是，对于工业锅炉这样的控制滞后性很强的多变量系统，由于其内部能量转化机理过于复杂，不在控制策略、控制方法上创新，不全面系统地设计控制方案，很难解决工业锅炉目前仍然存在的热载体加热温度误差大、燃料消耗量高、热效率低、污染物排放量大的问题。同时，由于热载体在输送管道的热量损失、在用热系统内的热量消耗，致使热载体在用热系统内某温控点的温度难以准确控制，从而影响产品质量和生产效率。并且，工业锅炉不能自动、准确、实时地满足用热系统不同时段的用热温度要求。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种燃烧器式工业锅炉的自动调温控制方法及其系统，解决工业锅炉目前仍然存在的热载体加热温度误差大、燃料消耗量高、热效率低、污染物排放量大的问题；解决热载体在用热系统内的某温控点温度难以准确控制的问题；解决不能自动、准确地满足不同时段的用热系统用热温度要求的问题。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统，该控制系统由运算单元、控制单元和执行单元三部分组成，其特征是:热载体输入管线上装有温度变送器、压力变送器、流量变送器分别与运算单元连接；在热载体输出管线上温度变送器、压力变送器、流量变送器分别与运算单元连接；热载体液位变送器与运算单元连接；在工业锅炉上装有炉膛温度变送器、炉膛差压变送器、火焰检测器分别与运算单元连接；在炉膛出口装有在线烟气成分含量分析仪与运算单元连接；燃料输入管线上装有的燃料流量变送器、燃料压力变送器分别与运算单元连接；燃料输入管线上装有的燃料调节控制阀、燃料熄火保护电磁阀、电动执行器分别与执行单元连接；助燃空气输入管线上装有的助燃空气流量变送器、助燃空气压力变送器分别与运算单元连接；助燃空气输入管线上装有的助燃空气调节控制阀与执行单元连接；用热系统的某个温度监控点装有温度变送器或压力变送器与运算单元连接；给风电机、引风电机、热载体循环泵电机和热载体补充泵电机分别与执行单元连接。
[0007]—种使用前述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征是:控制系统预先设定工业锅炉输出热载体的目标温度，当工业锅炉升温或降温使输出热载体温度达到目标温度时，控制系统自动锁定该温度，运算单元根据温度动态变化趋势参数，判断输出热载体温度相对目标温度的动态变化规律，计算燃料的动态需求量并发出相应控制指令，控制单元根据控制系统运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号调整燃料调节控制阀的开度，进而实时控制燃料供给量；
运算单元根据在炉膛出口装有的在线烟气分析仪检测的烟气成分含量动态变化趋势参数判断燃料燃烧状况的动态变化规律，计算助燃空气的动态需求量并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号调整给风电机的转速，进而实时控制助燃空气供给量；
运算单元根据在工业锅炉上装有的炉膛温度变送器、炉膛差压变送器提供的炉膛温度动态变化趋势参数和负压动态变化趋势参数，判断炉膛温度和负压动态变化规律，计算负压的合理数值并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号调整引风电机的转速，进而实时控制炉膛负压；
运算单元根据在工业锅炉上装有的火焰检测器检测的信号判断燃料燃烧状态，执行单元控制燃料熄火保护电磁阀在熄火时切断燃料供应；
热载体输入温度变送器、热载体输入压力变送器、热载体输入流量变送器、在线烟气分析仪、炉膛温度变送器、炉膛差压变送器、热载体输出温度变送器、热载体输出压力变送器、热载体输出流量变送器、热载体液位变送器均设定上述各种参数的上下限，同时设定热载体循环泵运行参数、热载体补充泵运行参数的上下限，当测定值超过设定参数的上下限时即采取声光报警、手动控制或紧急停车等控制措施。
[0008]本发明还可通过如下措施来实现:控制系统运算单元可以在某时间段内，分不同时段设定燃煤锅炉不同的输出热载体目标温度，设定不同的输出热载体目标温度之间的升降温时间和升降温速度，自动调整工业锅炉各子系统的运行状态，达到不同时段的输出不同热载体温度的要求，并实时准确进行温度控制。控制系统预先设定用热系统内某温控点的热载体目标温度，用热系统内该温控点的温度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控制系统自动锁定该温度，控制系统能够根据用热系统内该温控点的温度动态变化趋势参数，判断用热系统内该温控点的温度相对目标温度的动态变化规律，实时控制热载体循环泵转速进而实时控制用热系统内热载体的流量，当该温控点温度动态变化趋势参数增大时，用热系统内热载体的流量减小；当该温控点温度动态变化趋势参数减小时，用热系统内热载体的流量增大，进而准确控制该温控点温度。运算单元可以在某时间段内，分不同时段设定用热系统某温控点不同的热载体目标温度，设定不同的输出热载体目标温度之间的升降温时间和升降温速度，自动调整热载体循环泵的运行状态，达到该点不同时段输出不同热载体温度的要求，并实时准确进行温度控制。控制系统可以采用压力参数代替温度参数进行控制。温度、压力、负压、流量或成分含量的动态变化趋势参数均为该系统某点的温度、压力、负压、流量或成分含量的变化速率，或为该系统某两点之间的温度、压力、负压、流量或成分含量数值差的变化速率。燃烧器式工业锅炉是有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、热水锅炉或热风锅炉。
[0009]本发明的有益效果是，能够全面综合地对工业锅炉进行实时自动控制，始终实时优化工业锅炉的工作状态，准确控制输出热载体温度，能够根据输出热载体温度动态变化趋势参数，判断输出热载体温度相对目标温度的动态变化规律，实时控制燃料的供给量，最大程度上减少燃料浪费；根据在线烟气成分含量分析仪检测的烟气成分动态变化趋势参数，判断燃料燃烧状况的动态变化规律，实时控制助燃空气的供给量，保证炉膛燃料充分燃烧，有效地提高燃料的燃烧效率；根据炉膛温度变送器、炉膛差压变送器检测的炉膛温度动态变化参数和炉膛负压动态变化参数，判断炉膛温度和负压的动态变化规律，实时控制引风量和炉膛负压，在正常排放燃烧烟气同时，保证炉膛温度稳定，减少炉膛热量损失；能够根据用热系统内某温控点的温度动态变化趋势参数，判断该温控点热载体温度相对目标温度的动态变化规律，计算燃料的动态需求量，实时控制用热系统内热载体的流量，进而准确控制该温控点温度；能够在某时间段内，分不同时段设定燃煤锅炉不同的热载体输出温度并准确控制；能够在某时间段内，分不同时段设定燃煤锅炉用热系统某温控点不同的热载体温度并准确控制。
[0010]
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0012]图1是本发明的结构示意图，也是实施例一、二的示意图。
[0013]图2是本发明实施例三的结构示意图。
[0014]图3是本发明控制系统示意图
图中:1.燃料调节控制阀、2.助燃空气调节控制阀、3.引风电机、4.烟囱、5.热载体液位变送器、6.燃烧器电动执行器、7.在线烟气成分含量分析仪、8.热载体输入管线、9.热载体输入温度变送器、10.热载体输入压力变送器、11.热载体输入流量变送器、12.炉膛温度变送器、13.炉膛差压变送器、14.工业锅炉、15.热载体输出温度变送器、16.热载体输出压力变送器、17.热载体输出流量变送器、18.热载体输出管线、19.水汽包、20.燃料流量变送器、21.燃料压力变送器、22.助燃空气流量变送器、23.助燃空气压力变送器、24.燃料熄火保护电磁阀、25.燃烧器、26.燃料输入管线、27.助燃空气输入管线、28.火焰检测器、29.用热系统某温控点温度变送器、30.用热系统某温控点压力变送器、31.热载体循环泵电机、32.热载体补充泵电机、33.控制系统、34.运算单元、35.控制单元、36.执行单元。
【具体实施方式】
[0015]实施例1: 图1、图3所示，本发明工业锅炉的热载体输入管线8上装有热载体输入温度变送器9、热载体输入压力变送器10、热载体输入流量变送器11分别与控制系统运算单元34连接；在热载体输出管线18上装有热载体输出温度变送器15、热载体输出压力变送器16、热载体输出流量变送器17分别与控制系统运算单元34连接；在工业锅炉14上装有炉膛温度变送器12、炉膛差压变送器13、火焰检测器28分别与控制系统运算单元34连接；在工业锅炉14炉膛出口装有在线烟气成分含量分析仪7与控制系统运算单元34连接；燃料输入管线26上装有的燃料流量变送器20、燃料压力变送器21分别与控制系统运算单元34连接；燃料输入管线26上装有的燃料调节控制阀1、燃料熄火保护电磁阀24分别与控制系统执行单元36连接；助燃空气输入管线27上装有的助燃空气流量变送器22、助燃空气压力变送器23分别与控制系统运算单元34连接；助燃空气输入管线27上装有的助燃空气调节控制阀2与控制系统执行单元36连接；用热系统某温控点温度变送器29、用热系统某温控点压力变送器30分别与控制系统运算单元34连接；引风电机3、热载体循环泵电机31、热载体补充泵电机32分别与控制系统执行单元36连接，热载体补充泵电机32与热载体补充罐相连。
[0016]控制系统33预先设定工业锅炉14输出热载体的目标温度。工业锅炉14的烘炉过程和停炉降温过程，需要按照工业锅炉14操作规程采用手动控制，也可以根据工业锅炉14操作规程按照控制系统33设定的升温时间、保温时间、降温时间和升降温速度采用自动控制。当工业锅炉14升温或降温达到控制系统33设定的热载体输出的目标温度力时，控制系统33自动锁定该温度，控制系统运算单元34根据热载体输出温度变送器15提供的温度动态变化趋势参数，判断加热管输出热载体温度相对目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算燃料动态需求量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整燃料调节控制阀I的开度，进而实时控制燃料供给量。
[0017]控制系统33预先设定燃煤锅炉14某时间段内不同时段输出热载体的目标温度，预先设定不同时段输出热载体目标温度之间的升降温速度。当输出的热载体温度按照设定的升降温速度上升或下降达到目标温度时，控制系统运算单元34自动锁定该温度，控制系统运算单元34根据热载体输出温度变送器15提供的输出热载体温度动态变化趋势参数，判断输出热载体的温度相对目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算燃料动态需求量燃料的动态需求量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整燃料调节控制阀1，进而实时控制燃料供给量。
[0018]控制系统33可以预先设定用热系统内某温控点热载体的目标温度。当用热系统内某温控点的温度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控制系统33自动锁定该温度，控制系统运算单元34根据用热系统某温控点温度变送器29提供的温度动态变化趋势参数，判断该温控点热载体温度相对目标温度的的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算热载体动态流量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整热载体循环泵电机31的转速，进而实时控制热载体流量。
[0019]控制系统33预先设定某时间段内不同时段用热系统内某温控点的目标温度，预先设定不同时段用热系统内某温控点目标温度之间的升降温速度。当用热系统内某温控点的温度按照设定的升降温速度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控制系统33自动锁定该温度，控制系统运算单元34根据用热系统某温控点温度变送器29提供的温度动态变化趋势参数，判断该温控点热载体温度相对目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算热载体动态流量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整热载体循环泵电机31的转速，进而实时控制热载体流量。
[0020]控制系统运算单元根据在炉膛出口装有的在线烟气成分含量分析仪7检测的烟气成分含量动态变化趋势参数判断燃料燃烧状况的动态变化规律并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整助燃空气调节控制阀2的开度，进而实时控制助燃空气供给量。
[0021]控制系统运算单元34根据在工业锅炉14上装有的炉膛温度变送器12、炉膛差压变送器13提供的炉膛温度动态变化趋势参数和负压动态变化趋势参数，判断炉膛温度和负压的动态变化规律并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整引风电机3的转速，进而实时控制炉膛负压。
[0022]控制系统运算单元34根据在工业锅炉14上装有的火焰检测器28检测的信号判断燃料燃烧状态，控制系统执行单元36控制燃料熄火保护电磁阀24在熄火时切断燃料供应。
[0023]热载体输入温度变送器9、热载体输入压力变送器10、热载体输入流量变送器11、炉膛温度变送器12、炉膛差压变送器13、在线烟气成分含量分析仪7、热载体输出温度变送器15、热载体输出压力变送器16、热载体输出流量变送器17、热载体液位变送器5、燃料流量变送器20、燃料压力变送器21、助燃空气流量变送器22、助燃空气压力变送器23均设定上述各种参数的上下限，同时设定热载体循环泵31运行参数、热载体补充泵32运行参数的上下限，超限即采取声光报警、人工控制或紧急停车等控制措施。
[0024]工业锅炉14的控制系统33由控制系统运算单元34、控制系统控制单元35和控制系统执行单元36组成。工业锅炉14控制系统运算单元34由工业计算机、组态软件、应用软件、通讯模块、专家数据库、分析软件组成。工业锅炉14控制系统控制单元35由专用控制器、触摸屏或PLC组成。工业锅炉14控制系统执行单元36可以是变频器、电动执行器。工业锅炉14的热载体输出管线18可以是导热油的输出管线。工业锅炉14的热载体输出管线18也可以是热风输出管线。工业锅炉14可以是有机热载炉或蒸汽锅炉、热水锅炉、热风炉。
[0025]本发明温度、压力、负压或成分含量的动态变化趋势参数均为该系统某点的温度、压力、负压或成分含量的变化速率，或为该系统某两点之间的温度、压力、负压或成分含量数值差的变化速率。
[0026]实施例2:
如图1、图3所示，本发明工业锅炉的热载体输入管线8上装有热载体输入温度变送器
9、热载体输入压力变送器10、热载体输入流量变送器11分别与控制系统运算单元34连接；在热载体输出管线18上装有热载体输出温度变送器15、热载体输出压力变送器16、热载体输出流量变送器17分别与控制系统运算单元34连接；在工业锅炉14上装有炉膛温度变送器12、炉膛差压变送器13、火焰检测器28分别与控制系统运算单元34连接；在工业锅炉14炉膛出口装有在线烟气成分含量分析仪7与控制系统运算单元34连接；燃料输入管线26上装有的燃料流量变送器20、燃料压力变送器21分别与控制系统运算单元34连接；燃料输入管线26上装有的燃料调节控制阀1、燃料熄火保护电磁阀24分别与控制系统执行单元36连接；助燃空气输入管线27上装有的助燃空气流量变送器22、助燃空气压力变送器23分别与控制系统运算单元34连接；助燃空气输入管线27上装有的助燃空气调节控制阀2与控制系统执行单元36连接；用热系统某温控点温度变送器29、用热系统某温控点压力变送器30分别与控制系统运算单元34连接；引风电机3、热载体循环泵电机31、热载体补充泵电机32分别与控制系统执行单元36连接。
[0027]控制系统33预先设定工业锅炉14输出热载体的目标压力。工业锅炉14的烘炉过程和停炉降温过程，需要按照工业锅炉14操作规程采用手动控制，也可以根据工业锅炉14操作规程按照控制系统33设定的升压时间、保压时间、降压时间和升降压速度采用自动控制。当工业锅炉14升压或降压达到控制系统33设定的输出热载体目标压力时，控制系统33自动锁定该压力，控制系统运算单元34根据热载体输出压力变送器16提供的压力动态变化趋势参数，判断加热管输出热载体压力相对目标压力的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算燃料动态需求量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整燃料调节控制阀I的开度，进而实时控制燃料供给量。
[0028]控制系统33预先设定工业锅炉14某时间段内不同时段输出热载体的目标压力，预先设定不同时段输出热载体目标压力之间的升降压速度。当输出的热载体压力按照设定的升降压速度上升或下降达到目标压力时，控制系统33自动锁定该压力，控制系统运算单元34根据热载体输出压力变送器16提供的输出热载体压力动态变化趋势参数，判断输出热载体的压力相对目标压力的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算燃料的动态需求量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整燃料调节控制阀1，进而实时控制燃料供给量。
[0029]控制系统33可以预先设定用热系统内某温控点热载体的目标压力。当用热系统内某温控点的压力上升或下降达到该温控点的目标压力时，控制系统33自动锁定该压力，控制系统运算单元34根据用热系统某温控点压力变送器30提供的压力动态变化趋势参数，判断该温控点热载体压力相对目标压力的的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算热载体动态流量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整热载体循环泵电机31的转速，进而实时控制热载体流量。
[0030]控制系统33预先设定某时间段内不同时段用热系统内某温控点的目标压力，预先设定不同时段用热系统内某温控点目标压力之间的升降压速度。当用热系统内某温控点的压力按照设定的升降压速度上升或下降达到该温控点的目标压力时，控制系统33自动锁定该压力，控制系统运算单元34根据用热系统某温控点压力变送器30提供的压力动态变化趋势参数，判断该温控点热载体压力相对目标压力的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算热载体动态流量并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整热载体循环泵电机31的转速，进而实时控制热载体流量。
[0031]控制系统运算单元34根据在炉膛出口装有的在线烟气成分含量分析仪7检测的烟气成分含量动态变化趋势参数判断燃料燃烧状况的动态变化规律并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整助燃空气调节控制阀2的开度，进而实时控制助燃空气供给量。
[0032]控制系统运算单元根据在工业锅炉14上装有的炉膛压力变送器12、炉膛差压变送器13提供的炉膛压力动态变化趋势参数和负压动态变化趋势参数，判断炉膛压力和负压的动态变化规律并发出相应控制指令，控制系统控制单元35根据控制系统运算单元34的指令输出控制信号，控制系统执行单元36根据控制信号调整引风电机3的转速，进而实时控制炉膛负压。
[0033]控制系统运算单元34根据在工业锅炉14上装有的火焰检测器28检测的信号判断燃料燃烧状态，控制系统执行单元36控制燃料熄火保护电磁阀24在熄火时切断燃料供应。
[0034]热载体输入压力变送器9、热载体输入压力变送器10、热载体输入流量变送器11、炉膛压力变送器12、炉膛差压变送器13、在线烟气成分含量分析仪7、热载体输出压力变送器15、热载体输出压力变送器16、热载体输出流量变送器17、热载体液位变送器5、燃料流量变送器20、燃料压力变送器21、助燃空气流量变送器22、助燃空气压力变送器23均设定上述各种参数的上下限，同时设定热载体循环泵31运行参数、热载体补充泵32运行参数的上下限，超限即采取声光报警、人工控制或紧急停车等控制措施。
[0035]工业锅炉14的控制系统33由控制系统运算单元34、控制系统控制单元35和控制系统执行单元36组成。工业锅炉14控制系统运算单元34由工业计算机、组态软件、应用软件、通讯模块、专家数据库、分析软件组成。工业锅炉14控制系统控制单元35由专用控制器、触摸屏或PLC组成。工业锅炉14控制系统执行单元36可以是变频器、电动执行器。工业锅炉14的热载体输出管线18可以是导热油的输出管线。工业锅炉14的热载体输出管线18也可以是热风输出管线。工业锅炉14可以是有机热载炉或蒸汽锅炉、热水锅炉、热风炉。
[0036]本发明温度、压力、负压、流量或成分含量的动态变化趋势参数均为该系统某点的温度、压力、负压、流量或成分含量的变化速率，或为该系统某两点之间的温度、压力、负压、流量或成分含量数值差的变化速率。
[0037]实施例3:
如图2、图3所不,本发明热载体输出温度变送器15、热载体输出压力变送器16、热载体输出流量变送器17安装在与水汽包19连接的热载体输出管线18上，热载体输出管线18是连通水汽包19的蒸汽或热水输出管线，其它结构与实施例1完全相同。
[0038]本发明的工作原理是:工业锅炉的热载体经过管道在加热部位和用热系统之间不断循环，以满足工业生产的用热需求。用热系统需要的热量是不断变化的，但是对于输入用热系统的热载体温度则要求相对稳定。工业锅炉的烘炉过程和停炉降温过程，需要按照工业锅炉操作规程采用手动控制，也可以根据工业锅炉操作规程按照控制系统设定的升温时间、保温时间、降温时间和升降温速度采用自动控制。当工业锅炉升温或降温达到控制系统设定的热载体输出目标温度时，控制系统自动锁定该温度，根据工业锅炉输出热载体温度力动态变化趋势参数，判断输出热载体温度相对目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算燃料的动态需求量，通过实时调整燃料调节控制阀的开度，进而实时调整燃料的供给量，达到准确稳定控制热载体温度的目的。工业锅炉输出热载体温度开始降低时，就加大燃料的供给量；热载体温度开始升高时，就减少燃料的供给量；始终保证燃料的供给量随热载体温度变化而变化。
[0039]根据在线烟气成分含量分析仪检测的烟气成分含量动态变化趋势参数，主要是一氧化碳和氧气的含量，判断燃料燃烧状况的动态变化规律，计算助燃空气的动态需求量，通过控制助燃空气调节阀开度，实时调整助燃空气供给量，保证炉膛燃料充分燃烧。燃料供应量增大，助燃空气供应量也增大；燃料供应量变小，助燃空气供应量也变小；始终保证炉膛燃料高效充分燃烧。
[0040]燃料燃烧在炉膛中会产生大量的热量和烟气，适当的负压能使烟气排除炉膛且炉膛热量损失不大，过小的负压使炉膛热量损失小但对排出烟气不利，过大的负压有利于排出烟气但炉膛热量损失大。根据炉膛温度动态变化趋势参数和炉膛负压动态变化趋势参数，判断炉膛温度和炉膛负压的动态变化规律，计算负压的合理数值，通过控制引风电机的转速，实时调整炉膛负压，使炉膛负压既有利于排出烟气又使炉膛热量损失不大。
[0041]工业锅炉控制系统通过现场仪表采集的各种参数对工业锅炉的复杂工况进行全面判断，经过软件分析和专家数据库推理运算，实时确定燃料供给量、助燃空气量和炉膛负压的最优数据，实时控制供给燃料如重油、天然气、煤粉、水煤浆等燃料的调节控制阀的开度、助燃空气调节阀开度、引风电机转速，进而实时控制燃料供给量、助燃空气量、炉膛负压，对工业锅炉实行全面综合的实时自动控制。
[0042]控制系统预先设定用热系统内某温控点的热载体目标温度。当用热系统内某温控点的温度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控制系统自动锁定该温控点的温度，控制系统能够根据该温控点的温度动态变化趋势参数，判断该温控点热载体温度相对目标温度动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算热载体的动态流量，实时控制燃料调节控制阀的开度进而实时控制用热系统内热载体的流量。当该温控点动态温度参数增大时，用热系统内热载体的流量减小；当该温控点动态温度参数减小时，用热系统内热载体的流量增大。由于工业锅炉准确输出设定温度的热载体，进而准确控制该温控点温度。
[0043]控制系统预先设定某时间段内不同时段不同的输出热载体的目标温度，预先设定不同时段不同的升降温时间和升降温速度，达到不同时段输出不同热载体温度的要求，并保持实时准确进行温度控制。
[0044]本发明温度、压力、负压、流量或成分含量的动态变化趋势参数均为该系统某点的温度、压力、负压、流量或成分含量的变化速率，或为该系统某两点之间的温度、压力、负压、流量或成分含量数值差的变化速率。
[0045]控制系统预先设定某时间段内不同时段用热系统某温控点不同的热载体目标温度，不同的升降温时间和升降温速度，达到不同时段该温控点不同的温度要求，并保持实时准确进行温度控制。
[0046](I)控制系统根据采集的各种动态参数对燃煤锅炉的复杂工况进行全面判断，经过软件分析和专家数据库推理运算得出最优控制数据，全面综合地对燃煤锅炉进行实时自动控制，始终实时优化工业锅炉的工作状态，能够准确控制输出热载体的温度。
[0047](2)根据输出热载体温度动态变化趋势参数，判断热载体温度相对目标温度动态变化规律实时控制燃料的供给量，做到“物尽其用”，最大程度上减少燃料浪费。
[0048](3)根据在线烟气成分含量分析仪检测的烟气成分含量动态变化趋势参数，实时控制助燃空气的供给量，保证炉膛燃料充分燃烧，有效地提高燃料的燃烧效率。
[0049](4)根据炉膛温度变送器、炉膛差压变送器检测的炉膛温度动态变化趋势参数和炉膛负压动态变化趋势参数，实时控制引风量和炉膛负压，在正常排放燃烧烟气同时，保证炉膛温度稳定，减少炉膛热量损失。
[0050](5)根据用热系统内某温控点的温度动态变化趋势参数，实时控制热载体循环泵转速进而实时控制用热系统内热载体的流量，由于工业锅炉准确输出设定温度的热载体，因此可以准确控制该温控点温度。
[0051](6)可以在某时间段内不同时段设定工业锅炉输出热载体不同的目标温度，设定不同的升降温时间和升降温速度，控制系统可以自动调整工业锅炉各子系统的运行状态，达到不同时段的输出不同温度的要求。
[0052](7)可以在某时间段不同时段设定用热系统某温控点不同目标温度，设定不同的升降温时间和升降温速度，控制系统可以自动调整热载体循环泵的运行状态，达到该点不同时段的温度要求。
【权利要求】
1.一种燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统，该控制系统由运算单元、控制单元和执行单元三部分组成，其特征是:热载体输入管线上装有温度变送器、压力变送器、流量变送器分别与运算单元连接；在热载体输出管线上温度变送器、压力变送器、流量变送器分别与运算单元连接；热载体液位变送器与运算单元连接；在工业锅炉上装有炉膛温度变送器、炉膛差压变送器、火焰检测器分别与运算单元连接；在炉膛出口装有在线烟气成分含量分析仪与运算单元连接；燃料输入管线上装有的燃料流量变送器、燃料压力变送器分别与运算单元连接；燃料输入管线上装有的燃料调节控制阀、燃料熄火保护电磁阀、电动执行器分别与执行单元连接；助燃空气输入管线上装有的助燃空气流量变送器、助燃空气压力变送器分别与运算单元连接；助燃空气输入管线上装有的助燃空气调节控制阀与执行单元连接；用热系统的某个温度监控点装有温度变送器或压力变送器与运算单元连接；给风电机、引风电机、热载体循环泵电机和热载体补充泵电机分别与执行单元连接。
2.一种使用权利要求1所述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征是:一种使用前述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征是:控制系统预先设定工业锅炉输出热载体的目标温度，当工业锅炉升温或降温使输出热载体温度达到目标温度时，控制系统自动锁定该温度，运算单元根据温度动态变化趋势参数，判断输出热载体温度相对目标温度的动态变化规律，计算燃料的动态需求量并发出相应控制指令，控制单元根据控制系统运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号调整燃料调节控制阀的开度，进而实时控制燃料供给量； 运算单元根据在炉膛 出口装有的在线烟气分析仪检测的烟气成分含量动态变化趋势参数判断燃料燃烧状况的动态变化规律，计算助燃空气的动态需求量并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号调整给风电机的转速，进而实时控制助燃空气供给量； 运算单元根据在工业锅炉上装有的炉膛温度变送器、炉膛差压变送器提供的炉膛温度动态变化趋势参数和负压动态变化趋势参数，判断炉膛温度和负压动态变化规律，计算负压的合理数值并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号调整引风电机的转速，进而实时控制炉膛负压； 运算单元根据在工业锅炉上装有的火焰检测器检测的信号判断燃料燃烧状态，执行单元控制燃料熄火保护电磁阀在熄火时切断燃料供应； 热载体输入温度变送器、热载体输入压力变送器、热载体输入流量变送器、在线烟气分析仪、炉膛温度变送器、炉膛差压变送器、热载体输出温度变送器、热载体输出压力变送器、热载体输出流量变送器、热载体液位变送器均设定上述各种参数的上下限，同时设定热载体循环泵运行参数、热载体补充泵运行参数的上下限，当测定值超过设定参数的上下限时即采取声光报警、手动控制或紧急停车控制措施。
3.根据权利要求2所述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征在于所说的控制系统运算单元可以在某时间段内，分不同时段设定燃煤锅炉不同的输出热载体目标温度，设定不同的输出热载体目标温度之间不同的升降温时间和升降温速度，自动调整工业锅炉各子系统的运行状态，达到不同时段输出不同热载体温度的要求，并实时准确进行温度控制。
4.根据权利要求2所述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征在于所说的控制系统预先设定用热系统内某温控点的热载体目标温度，用热系统内该温控点的温度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控制系统自动锁定该温度，控制系统能够根据用热系统内该温控点的温度动态变化趋势参数，判断用热系统内该温控点的温度相对目标温度的动态变化规律，实时控制热载体循环泵转速进而实时控制用热系统内热载体的流量，当该温控点温度动态变化趋势参数增大时，用热系统内热载体的流量减小；当该温控点温度动态变化趋势参数减小时，用热系统内热载体的流量增大，进而准确控制该温控点温度。
5.根据权利要求2所述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征在于所说的运算单元可以在某时间段内，分不同时段设定用热系统某温控点不同的热载体目标温度，设定不同的出热载体目标温度之间的升降温时间和升降温速度，自动调整热载体循环泵的运行状态，达到该点不同时段的热载体不同的温度要求，并实时准确进行温度控制。
6.根据权利要求2所述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征在于所说的控制系统可以采用压力参数代替温度参数进行控制。
7.根据权利要求2、4或6所述燃烧器式工业锅炉的自动调温控制系统进行自动调温控制的方法，其特征在于所说的温度、压力、负压、流量或成分含量的动态变化趋势参数均为该系统某点的温度、压力、负压、流量、或成分含量的变化速率，或为该系统某两点之间的温度、压力、负压、流量或成分含量数值差的变化速率。
8.根据权利要求1所述燃烧器式工业锅炉的自动控制系统，其特征在于所说的燃烧器式工业锅炉是有机热载体锅炉，或蒸`汽锅炉，或热水锅炉，或热风锅炉。
【文档编号】F24H9/20GK103453665SQ201310405841
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】邹勇, 张明龙, 黄少军 申请人:威海宝源电气有限公司