专利名称：锅炉燃煤配气增氧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及增氧装置，尤其是一种锅炉燃煤配气增氧装置，适用于链条炉、手烧炉、窑炉、反射炉、喷粉炉等各种锅炉。
对于锅炉来说黑烟产生的机理是因烟气中含有可燃物质所致，而传统的解决办法是从解决燃料性能及成份或改善燃料与空气的接触方式着手，但就目前国内情况来看，并未真正彻底解决锅炉燃煤因燃烧不完全所造成的排气污染和能源损失问题。
本发明的目的在于提供一种锅炉燃煤配气增氧装置，它通过在锅炉燃烧室缺氧部位补充高浓度富氧的方式，使造成排气污染的未燃尽的可燃性气体及物质，得到快速充分的燃烧，同时根据工业和民用锅炉的工作特点，采用经济、无污染、只需动力电的变压吸附或膜分离制氧技术获得高浓度富氧，真正彻底解决了燃烧不完全所造成的排气污染和能源损失的世界性难题；同时，本发明的目的还在于使本增氧装置实现自动化控制、各工段协调工作，反应迅速、安全可靠。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的锅炉燃煤配气增氧装置，该增氧装置安装于锅炉运行系统上，锅炉带有烟囱，其结构特点是增氧装置由控制器、空压机、高压空气脱水及吸附剂再生部分、富氧制备部分、富氧缓冲器、富氧喷觜组成，控制器主要为一集成块U1，它的输入端分别通过炉门开闭检测器J1、锅炉进气压力传感器J2、锅炉进气温度传感器J3、空压机出口压力传感器J4、锅炉烟气检测传感器J5与炉门、锅炉进气压力探测口、锅炉进气温度探测口、空压机出口及烟囱探测口连接，U1的输出端分别通过空压机控制开关K1、制氧调节控制阀K2、脱水调节控制阀K3、气动调节控制阀K4与空压机、富氧制备部分、高压空气脱水及吸附剂再生部分及富氧缓冲器连接，富氧缓冲器的输出端接富氧喷嘴，富氧喷嘴装在燃煤锅炉燃烧室的上部。
本发明所述控制器之集成块U1的输入脚27接炉门开闭检测器J1，输入脚65接锅炉进气压力传感器J2，输入脚66接锅炉进气温度传感器J3，输入脚67接空压机出口压力传感器J4，输入脚68接锅炉烟气检测传感器J5；集成块U1的输出脚57接由三极管T1、二极管D1、电感L1、电阻R2构成的空压机控制开关K1，输出脚55接由三极管T3、二极管D3、电感L3、电阻R4构成的制氧调节控制阀K2，输出脚56接由三极管T4、二极管D4、电感L4、电阻R5构成的脱水调节控制阀K3，输入脚5接由三极管T2、二极管D2、电感L2、电阻R3构成的气动调节控制阀K4。
本发明所述高压空气脱水及吸附剂再生部分由脱水吸附柱1和2及气动调节阀F1～F9组成并联的两组，即一路为脱水吸附柱1、进气阀F3、出气阀F5、放空阀F7、再生阀F9和另一路脱水吸附柱2、进气阀F2、出气阀F4、放空阀F6、再生阀F8。二路按一定周期切换。
本发明所述富氧制备部分可以是多级模拟移动床变压吸附制氧，它由串接式吸附柱1、吸附柱2、吸附柱3、吸附柱4、吸附柱5及气动调节阀F10～F29构成，其进气端接过滤器L，出气端接富氧缓冲器。
本发明所述富氧制备部分也可以是多级变径膜分离制氧部分，它由直径逐渐递减的多级膜分离器M及从每级膜分离器接出的单向阀D组成，单向阀的另一端接富氧缓冲器，最后一级膜分离器还与高压空气脱水及吸附剂再生部分相连接。
本发明与现有技术相比所具有的优点和积极效果是由于采用多级模拟移动床变压吸附制氧技术并配以锅炉燃烧智能控制技术，在锅炉燃烧室缺氧部位补充高浓度富氧，使造成排气污染的未燃尽的可燃性气体及物质得以快速充分的燃烧，提高了火焰温度及锅炉热效率，完全消除了燃煤黑烟的排放，节约用煤、减少污染。本发明完全实现了自动检测、自动控制、自动喷氧，各工段协调工作、反应迅速、安全可靠。
下将通过实施例并对照附图对本发明进行说明
图1是本发明具有多级模拟移动床变压吸附制氧部分的系统示意图。
图2是本发明具有多级变径膜分离制氧部分的系统示意图。
图3是本发明控制器集成电路的方框图。
图4是本发明控制器集成电路的原理图。
图5是本发明多级模拟移动床变压吸附制氧的流程图。
图6是本发明多级变径膜分离制氧的流程图。
实施例1，如图1、3、4、5、6所示，在本实施例中，燃煤配气增氧装置包括控制器3、空压机4、高压空气脱水及吸附剂再生部分5、多级模拟移动床变压吸附制氧部分6-Ⅰ及富氧缓冲器7安装在锅炉1的运行系统上，富氧喷嘴8装在锅炉燃烧室的上部，即富氧加在燃煤的上方。锅炉带有烟囱2，本例所述锅炉为链条炉，由于此类锅炉单位时间内的燃煤量基本相同，故增氧量只要控制在补氧量比上升的挥发份及未完全燃烧物质所需用氧量略大即可，具体增氧量视各类锅炉的产蒸汽量及燃煤品质的不同而有所差异，但只要输入此类锅炉的各种参数及燃煤情况，本发明之控制器3即可自动控制供氧量，达到完全无烟排放的要求。
空压机4将高压空气供给高压空气脱水及吸附剂再生部分5，首先经除油器C除油，再经阀F1后分为两路，一路包括脱水吸附柱1、进气阀F3、出气阀F5、放空阀F7、再生阀F9，另一路为与之并联的脱水吸附柱2、进气阀F2、出气阀F4、放空阀F6、再生阀F8，(上述阀均为气动调节阀)两出气阀并接后通过过滤器L将脱水后的高压空气送入多级模拟移动床变压吸附制氧部分6。上述脱水及再生的工作过程是1)启动空压机4；2)打开气动调节阀F1、F3、F5和F8、F6，同时关闭F7、F9和F2、F4即可实现用脱水吸附柱1进行脱水，而对脱水吸附柱2进行再生；3)当打开气动调节阀F1、F2、F4和F9、F7，同时关闭F8、F6和F3、F5即可实现用脱水吸附柱2进行脱水，而对脱水吸附柱1进行再生；4)间隔一定时间，分别执行上述2)、3)步操作，即可实现对两只脱水吸附柱轮换进行脱水和再生。
脱水、除油后的高压空气，经过滤器L过滤后，进入五级模拟移动床变压吸附制氧部分6，五级吸附柱中四级为串接式吸附制氧，一级为解吸再生，经一循环周期，五级吸附柱依次轮换一次，每一循环周期的时间约60秒。具体操作过程如下1)吸附操作，关闭气动调节阀F11、F13、F14、F15、F17、F18、F19、F21和F22、F24、F25，同时打开F10、F12、F16和F20、F23，经过吸附柱1、2、3、4四级吸附后产生的富氧经富氧缓冲器7即可向锅炉1提供富氧，提供的富氧量大小可由气动控制调节阀F30来实现远距离调节；2)解吸操作，在吸附柱1、2、3、4四只吸附柱进行吸附制氧的同时，吸附柱5也在进行解吸过程，解吸过程步骤如下a．关闭气动调节阀F26、F27和F28，打开F29，将原留在吸附柱5中的高压空气及被吸附柱吸附的氮气排出吸附柱5，同时作为脱水吸附柱的再生气源，经过阀F9(或F8)进入要再生的脱水吸附柱，最后向大气排放，脱水吸附柱具体再生过程如前所述。
b．隔一定时间，将吸附柱5作为吸附柱1、将吸附柱1作为吸附柱2、将吸附柱2作为吸附柱3、将吸附柱3作为吸附柱4、将吸附柱4作为吸附柱5，分别执行上述1)、2)步操作，即可实现下一次吸附解吸操作周期，五根吸附柱循环交替就可实现五级模拟移动床的变压吸附制氧过程。
多级模拟移动床变压吸附制氧工艺流程，可根据不同的制氧浓度要求及装置的微型化程度选择级数，级数少于三级就同常规的双柱流程相同，级数过多则造成管道气流阻力过大，使吸附最佳工况偏移，反而达不到制氧质量指标。
上述流程，无论是脱水或再生还是吸附制氧或解吸过程都是在控制器3的控制下完成的，而控制器的核心就是集成电路U1，本例U1型号为87C522，它的输入脚27接炉门开闭检测器J1，炉门开闭检测器位于锅炉之炉门1-1上，输入脚65接锅炉进气压力传感器J2，输入脚66接锅炉进气温度传感器J3，上述传感器均安装于锅炉1的锅炉进气压力探测口1-2及锅炉进气温度探测口1-3上，输入脚67接空压机出口压力传感器J4，该传感器位于空压机出口处，输入脚68接锅炉烟气检测传感器J5，该传感器装于烟囱2之烟囱探测口2-1上；集成块U1的输出脚57接由三极管T1、二极管D1、电感L1、电阻R2构成的空压机控制开关K1，该开关与空压机4连接，输出脚55接由三极管T3、二极管D3、电感L3、电阻R4构成的制氧调节控制阀K2，该控制阀安装于多级模拟移动床变压吸附制氧部分6的输出端，输出脚56接由三极管T4、二极管D4、电感L4、电阻R5构成的脱水调节控制阀K3该控制阀与高压空气脱水及再生部分5连接，输入脚5接由三极管T2、二极管D2、电感L2、电阻R3构成的气动调节控制阀K4，该控制阀装于富氧缓冲器7的输出端。
富氧缓冲器7的输出端接富氧喷嘴8，富氧喷嘴装在燃煤锅炉1燃烧室的上部。
实施例2，如图2、3、4、5、6所示，在本实施例中，燃煤配气增氧装置包括控制器3、空压机4、高压空气脱水及吸附剂再生部分5、多级变径膜分离制氧部分6-Ⅱ及富氧缓冲器7安装在锅炉1的运行系统上，富氧喷嘴8装在锅炉燃烧室的上部，即富氧加在燃煤的上方。本例的基本结构与实施例1相同，不同的是富氧制备部分为三级变径膜分离制氧，它由直径逐渐变小的三级膜分离器M1、M2、M3及从每级膜分离器接出的单向阀D1、D2、D3组成，每个单向阀的另一端接富氧缓冲器7。
富氧缓冲器7的输出端接富氧喷嘴8，富氧喷嘴装在燃煤锅炉1燃烧室的上部。
对于手烧炉，由于此类锅炉间歇性加煤，加煤过程中及稍后一段时间内，烟囱中排放的黑烟最剧。因此对于此类锅炉，采用检测炉门的开闭状况，炉门打开及之后一段时间内，补充大量的富氧，使燃煤配气增氧量只要控制在补氧量比上升的挥发份及未完全燃烧物质所需用氧量略大，达到完全无烟排放的要求，而在其余的时间内，则补充少量的富氧，以维持无黑烟排放为标准，以减少制氧能耗。
对于上述以外类型的锅炉，例如窑炉、反射炉、喷粉炉等，由于黑烟产生的机理都是因烟道气中含有可燃物质所致，因此都可采用本专利的燃煤配气增氧方法，在燃烧室恰当的位置进行补氧，经过现场调试就可达到完全消除黑烟。
权利要求
1．一种锅炉燃煤配气增氧装置，该增氧装置安装于锅炉(1)运行系统上，锅炉带有烟囱(2)，其特征在于增氧装置由控制器(3)、空压机(4)、高压空气脱水及吸附剂再生部分(5)、富氧制备部分(6)、富氧缓冲器(7)、富氧喷觜(8)组成，控制器(3)主要为一集成块U1，它的输入端分别通过炉门开闭检测器J1、锅炉进气压力传感器J2、锅炉进气温度传感器J3、空压机出口压力传感器J4、锅炉烟气检测传感器J5与炉门(1-1)、锅炉进气压力探测口(1-2)、锅炉进气温度探测口(1-3)、空压机出口(4-1)及烟囱探测口(2-1)连接，U1的输出端分别通过空压机控制开关K1、制氧调节控制阀K2、脱水调节控制阀K3、气动调节控制阀K4与空压机(4)、富氧制备部分(6)、高压空气脱水及吸附剂再生部分(5)及富氧缓冲器(7)连接，富氧缓冲器的输出端接富氧喷嘴(8)，富氧喷嘴装在燃煤锅炉燃烧室的上部。
2．如权利要求1所述的锅炉燃煤配气增氧装置，其特征在于所述控制器(3)之集成块U1的输入脚27接炉门开闭检测器J1，输入脚65接锅炉进气压力传感器J2，输入脚66接锅炉进气温度传感器J3，输入脚67接空压机出口压力传感器J4，输入脚68接锅炉烟气检测传感器J5；集成块U1的输出脚57接由三极管T1、二极管D1、电感L1、电阻R2构成的空压机控制开关K1，输出脚55接由三极管T3、二极管D3、电感L3、电阻R4构成的制氧调节控制阀K2，输出脚56接由三极管T4、二极管D4、电感L4、电阻R5构成的脱水调节控制阀K3，输入脚5接由三极管T2、二极管D2、电感L2、电阻R3构成的气动调节控制阀K4。
3．如权利要求1所述的锅炉燃煤配气增氧装置，其特征在于所述高压空气脱水及吸附剂再生部分(5)由脱水吸附柱1和2及气动调节阀F1～F9组成并联的两组，即一路为脱水吸附柱1、进气阀F2、出气阀F5、放空阀F7、再生阀F9和另一路脱水吸附柱2、进气阀F2、出气阀F4、放空阀F6、再生阀F8。
4．如权利要求1所述的锅炉燃煤配气增氧装置，其特征在于所述富氧制备部分(6)为多级模拟移动床变压吸附制氧部分(6-Ⅰ)，它由串接式吸附柱1、吸附柱2、吸附柱3、吸附柱4、吸附柱5及气动调节阀F10～F29构成，其进气端接过滤器L，出气端接富氧缓冲器(7)。
5，如权利要求1所述的锅炉燃煤配气增氧装置，其特征在于所述富氧制备部分(6)为多级变径膜分离制氧部分(6-Ⅱ)，它由直径逐渐递减的多级膜分离器M及从每级膜分离器接出的单向阀D组成，单向阀的另一端接富氧缓冲器(7)，最后一级膜分离器还与高压空气脱水及吸附剂再生部分(5)相连接。
全文摘要
本发明涉及锅炉燃煤配气增氧装置,它的控制器为集成块U
文档编号B01D61/38GK1309261SQ0110580
公开日2001年8月22日 申请日期2001年3月29日 优先权日2001年3月29日
发明者胡振民 申请人:杭州海晨电子有限公司