一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统的制作方法

本发明属于层燃锅炉技术领域，特别是涉及一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统。

背景技术：

工业锅炉是重要的热能动力设备，占我国锅炉总量的98％以上。在燃煤工业锅炉中，层燃炉约占总容量的80％左右，在国民经济发展、居民生活中起着不可或缺的作用。

然而，我国层燃锅炉的特点是数量多，单台容量小，热效率低，负荷变化大，特别是生产和供暖共用的工业锅炉基本上都按照采暖季的最大负荷需求进行选型，造成非采暖季(停暖后)长时间处于较低负荷下运行。层燃锅炉传统的氧量控制系统仅仅通过锅炉送风机入口挡板进行调节和控制，但为了确保锅炉低负荷运行下炉排横向布风均匀，并保持一定的穿透性，送风风压必须保持在最低风压之上，再加上风室漏风和窜风较大，烟气中含氧量高达15％(过量空气系数为3.5)左右，增大了烟气量，而且因锅炉在低负荷运行，烟气流速较低，对流管束、省煤器、空预器等尾部受热面积灰严重，锅炉排烟温度升高，锅炉排烟热损失较大，不仅增加了企业燃料成本，也浪费了煤炭资源。同时，因炉内氧量严重过剩，燃煤燃烧产生的氮氧化合物浓度较高，增加了企业环保运行费用。

因此，如何解决上述问题成为了该领域技术人员努力的方向。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统，能完全解决上述现有技术的不足之处。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统，主要由层燃锅炉、送风机、烟气再循环风机、氧化锆分析仪、风管和dcs系统(或plc系统)组成，所述层燃锅炉的炉膛与送风机之间通过风管连接，层燃锅炉的出烟口安装氧化锆分析仪，层燃锅炉的出烟通道上设置烟气再循环风机，所述烟气再循环风机通过风管连接送风机的进风口，烟气再循环风机连接有第一风机变频控制器和电动调节阀一，电动调节阀一安装在烟气再循环风机连接送风机进风口的风管上，所述送风机连接有第二风机变频控制器，送风机的出风口安装有电动调节阀二和压力变送器，所述dcs系统(或plc系统)设置有主pid调节器和辅pid调节器，所述主pid调节器连接氧化锆分析仪、第二风机变频控制器、电动调节阀二和压力变送器，所述辅pid调节器连接电动调节阀一和第一风机变频控制器。

进一步，所述层燃锅炉的出烟通道上设置有除尘器，除尘器连接dcs系统(或plc系统)，除尘器的出口管路之后设置烟气再循环风机。

此设计是为了对烟进行过滤，可回收颗粒较大的灰尘和炭灰，将过滤后无杂质的烟送入烟气再循环风机，有利于风机更好的运行，提高风机的运行效率，还减小了对环境的污染。

进一步，所述送风机连接层燃锅炉炉膛之间的风管分为两条，一条为上风管，连接层燃锅炉的炉膛中部，另一条为下风管，连接层燃锅炉的炉膛底部，所述电动调节阀二分为一号电动调节阀和二号电动调节阀，一号电动调节阀控制上风管，二号电动调节阀控制下风管。

此设计可对层燃锅炉炉膛的底部和中部分别进风，更有利于对炉膛内的含氧量进行调节，优化燃烧。

进一步，所述送风机和烟气再循环风机均采用离心式风机，风机轴承箱均采用循环冷却水进行冷却，风机蜗壳均采取保温绝热措施。

此设计更适合锅炉要求，不必压缩流体，同时便于调节排风参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明能对层燃锅炉烟气含氧量实现全自动控制，减少了人工操作强度，提高了运行控制的准确性、可靠性和稳定性；

2.本发明增大了锅炉的负荷变化范围，能够实现锅炉在30％-110％额定负荷下稳定运行；

3.本发明减少锅炉在低负荷运行工况下过热器、对流管束、省煤器等受热面的积灰，提高了锅炉的运行周期，也降低了排烟温度，锅炉在低负荷运行下，烟气含氧量仍然能够控制在8％以下(过量空系数为1.6)；在不增加固体和气体未完全燃烧损失的同时，降低锅炉排烟热损失，锅炉热效率提高5％以上；

4.本发明使锅炉氮氧化合物初始排放浓度降低15-20％，节约了脱硝费用；

5.本发明选用常规设备，利用锅炉自身的dcs或plc控制系统，资金投入较小，同时响应国家节能减排政策，节约煤炭资源，减少环境污染，具有显著的经济效益、社会效益和环保效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

实施例一

如图1至图2所示，一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统，主要由层燃锅炉1、送风机2、烟气再循环风机3、氧化锆分析仪4、风管5和dcs系统(或plc系统)6组成，所述层燃锅炉1的炉膛与送风机2之间通过风管5连接，层燃锅炉1的出烟口安装氧化锆分析仪4，层燃锅炉1的出烟通道上设置烟气再循环风机3，所述烟气再循环风机3通过风管5连接送风机2的进风口，烟气再循环风机3连接有第一风机变频控制器10和电动调节阀一7，电动调节阀一7安装在烟气再循环风机3连接送风机2进风口的风管5上，所述送风机2连接有第二风机变频控制器11，送风机2的出风口安装有电动调节阀二8和压力变送器9，所述dcs系统(或plc系统)6设置有主pid调节器12和辅pid调节器13，所述主pid调节器12连接氧化锆分析仪4、第二风机变频控制器11、电动调节阀二8和压力变送器9，所述辅pid调节器13连接电动调节阀一7和第一风机变频控制器10。

实施例二

如图1至图2所示，一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统，主要由层燃锅炉1、送风机2、烟气再循环风机3、氧化锆分析仪4、风管5和dcs系统(或plc系统)6组成，所述层燃锅炉1的炉膛与送风机2之间通过风管5连接，层燃锅炉1的出烟口安装氧化锆分析仪4，层燃锅炉1的出烟通道上设置烟气再循环风机3，所述烟气再循环风机3通过风管5连接送风机2的进风口，烟气再循环风机3连接有第一风机变频控制器10和电动调节阀一7，电动调节阀一7安装在烟气再循环风机3连接送风机2进风口的风管5上，所述送风机2连接有第二风机变频控制器11，送风机2的出风口安装有电动调节阀二8和压力变送器9，所述dcs系统(或plc系统)6设置有主pid调节器12和辅pid调节器13，所述主pid调节器12连接氧化锆分析仪4、第二风机变频控制器11、电动调节阀二8和压力变送器9，所述辅pid调节器13连接电动调节阀一7和第一风机变频控制器10。

所述层燃锅炉1的出烟通道上设置有除尘器14，除尘器14连接dcs系统(或plc系统)6，除尘器14的出口管路之后设置烟气再循环风机3。除尘器14可对烟进行过滤，回收颗粒较大的灰尘和炭灰，将过滤后无杂质的烟送入烟气再循环风机3，有利于风机更好的运行，提高风机的运行效率，还减小了对环境的污染。

实施例三

如图1至图2所示，一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统，主要由层燃锅炉1、送风机2、烟气再循环风机3、氧化锆分析仪4、风管5和dcs系统(或plc系统)6组成，所述层燃锅炉1的炉膛与送风机2之间通过风管5连接，层燃锅炉1的出烟口安装氧化锆分析仪4，层燃锅炉1的出烟通道上设置烟气再循环风机3，所述烟气再循环风机3通过风管5连接送风机2的进风口，烟气再循环风机3连接有第一风机变频控制器10和电动调节阀一7，电动调节阀一7安装在烟气再循环风机3连接送风机2进风口的风管5上，所述送风机2连接有第二风机变频控制器11，送风机2的出风口安装有电动调节阀二8和压力变送器9，所述dcs系统(或plc系统)6设置有主pid调节器12和辅pid调节器13，所述主pid调节器12连接氧化锆分析仪4、第二风机变频控制器11、电动调节阀二8和压力变送器9，所述辅pid调节器13连接电动调节阀一7和第一风机变频控制器10。

所述层燃锅炉1的出烟通道上设置有除尘器14，除尘器14连接dcs系统(或plc系统)6，除尘器14的出口管路之后设置烟气再循环风机3。除尘器14可对烟进行过滤，回收颗粒较大的灰尘和炭灰，将过滤后无杂质的烟送入烟气再循环风机3，有利于风机更好的运行，提高风机的运行效率，还减小了对环境的污染。

所述送风机2连接层燃锅炉1炉膛之间的风管5分为两条，一条为上风管，连接层燃锅炉1的炉膛中部，另一条为下风管，连接层燃锅炉1的炉膛底部，所述电动调节阀二8分为一号电动调节阀和二号电动调节阀，一号电动调节阀控制上风管，二号电动调节阀控制下风管。这样就可对层燃锅炉1炉膛的底部和中部分别进风，更有利于对炉膛内的含氧量进行调节，优化燃烧。

实施例四

如图1至图2所示，一种基于烟气再循环的层燃锅炉烟气含氧量控制系统，主要由层燃锅炉1、送风机2、烟气再循环风机3、氧化锆分析仪4、风管5和dcs系统(或plc系统)6组成，所述层燃锅炉1的炉膛与送风机2之间通过风管5连接，层燃锅炉1的出烟口安装氧化锆分析仪4，层燃锅炉1的出烟通道上设置烟气再循环风机3，所述烟气再循环风机3通过风管5连接送风机2的进风口，烟气再循环风机3连接有第一风机变频控制器10和电动调节阀一7，电动调节阀一7安装在烟气再循环风机3连接送风机2进风口的风管5上，所述送风机2连接有第二风机变频控制器11，送风机2的出风口安装有电动调节阀二8和压力变送器9，所述dcs系统(或plc系统)6设置有主pid调节器12和辅pid调节器13，所述主pid调节器12连接氧化锆分析仪4、第二风机变频控制器11、电动调节阀二8和压力变送器9，所述辅pid调节器13连接电动调节阀一7和第一风机变频控制器10。

所述层燃锅炉1的出烟通道上设置有除尘器14，除尘器14连接dcs系统(或plc系统)6，除尘器14的出口管路之后设置烟气再循环风机3。除尘器14可对烟进行过滤，回收颗粒较大的灰尘和炭灰，将过滤后无杂质的烟送入烟气再循环风机3，有利于风机更好的运行，提高风机的运行效率，还减小了对环境的污染。

所述送风机2连接层燃锅炉1炉膛之间的风管5分为两条，一条为上风管，连接层燃锅炉1的炉膛中部，另一条为下风管，连接层燃锅炉1的炉膛底部，所述电动调节阀二8分为一号电动调节阀和二号电动调节阀，一号电动调节阀控制上风管，二号电动调节阀控制下风管。这样就可对层燃锅炉1炉膛的底部和中部分别进风，更有利于对炉膛内的含氧量进行调节，优化燃烧。

所述送风机2和烟气再循环风机3均采用离心式风机，便于调节排风参数，风机轴承箱均采用循环冷却水进行冷却，风机蜗壳均采取保温绝热措施。

本发明的控制原理为：

1.当氧化锆分析仪4检测到层燃锅炉1的出烟口含氧量和压力变送器9检测到送风机2的出风口风压均高于设定值时，主pid调节器12首先作用，向送风机2连接的第二风机变频控制器11发出指令，降低送风机2的电机频率，直到送风机2的电机频率达到设定下限或出烟口含氧量达到设定值。在此过程中，当送风机2的出口风压低于设定值时，辅pid调节器13也开始作用，向烟气再循环风机3连接的第一风机变频控制器10发出指令，增加烟气再循环风机3的电机频率；主pid调节器12继续向第二风机变频控制器11发出指令，降低送风机2的电机频率，使送风机2的出口风压保持在设定值，直到烟气再循环风机3的电机频率达到设定上限或出烟口含氧量达到设定值。调节过程中，相应电动调节阀对应动作。

2.当出烟口含氧量高于设定值，送风机2的出口风压低于设定值时，辅pid调节器13作用，向第一风机变频控制器10发出指令，增加烟气再循环风机3的电机频率，直到烟气再循环风机3的电机频率达到设定上限或出烟口含氧量达到设定值。当烟气再循环风机3的电机频率已达到设定上限，出烟口含氧量仍然低于设定值时，主pid调节器12也作用，向第二风机变频控制器11发出指令，增加送风机2的电机频率，直到出烟口含氧量达到设定值。调节过程中，相应电动调节阀对应动作。

3.当出烟口含氧量低于设定值，送风机2的出口风压高于设定值时，辅pid调节器13首先作用，向第一风机变频控制器10发出指令，降低烟气再循环风机3的电机频率，直到烟气再循环风机3的电机频率达到设定下限或出烟口含氧量达到设定值；在此过程中，当送风机2的出口风压低于设定值时，主pid调节器12作用，向第二风机变频控制器11发出指令，增加送风机2的电机频率，使送风机2的出口风压高于设定值，直到炉膛出口含氧量达到设定值。调节过程中，相应电动调节阀对应动作。

4.当出烟口含氧量和送风机2的出口风压均低于设定值时，主pid调节器12作用，向第二风机变频控制器11发出指令，增加送风机2的电机频率，直到出烟口含氧量达到设定值；在此过程中，辅pid调节器13也作用，向第一风机变频控制器10发出指令，降低烟气再循环风机3的电机频率，直到烟气再循环风机3的电机频率达到设定下限。调节过程中，相应电动调节阀对应动作。

本发明可产生如下效果：

1.能对层燃锅炉1烟气含氧量实现全自动控制，减少了人工操作强度，提高了运行控制的准确性、可靠性和稳定性；

2.增大了锅炉的负荷变化范围，能够实现锅炉在30％-110％额定负荷下稳定运行；

3.减少锅炉在低负荷运行工况下过热器、对流管束、省煤器等受热面的积灰，提高了锅炉的运行周期，也降低了排烟温度，锅炉在低负荷运行下，烟气含氧量仍然能够控制在8％以下(过量空系数为1.6)；在不增加固体和气体未完全燃烧损失的同时，降低锅炉排烟热损失，锅炉热效率提高5％以上；

4.使锅炉氮氧化合物初始排放浓度降低15-20％，节约了脱硝费用；

5.选用常规设备，利用锅炉自身的dcs系统(或plc系统)6，资金投入较小，同时响应国家节能减排政策，节约煤炭资源，减少环境污染，具有显著的经济效益、社会效益和环保效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。