一种双燃料燃烧器以及其自动控制方法与流程

1.本发明涉及混合燃气应用领域，具体为一种双燃料燃烧器以及其自动控制方法。


背景技术：

2.随着国际能源价格持续波动，燃料价格大幅增加。目前燃烧器普遍是单燃料燃烧或者两种燃料单独燃烧，对企业生产成本的影响很大，目前许多公司主燃料为煤气，天然气，由于煤气相较天然气更加容易获得并且价格也更加便宜，大部分公司都将煤气作为主要燃料，天然气作为备用燃料；目前现有技术中，是通过流量计来测量管道中的燃气流量，通过阀位来控制空气来调节空燃比；然而流量计是有下限的，测量最低值通常为测量最大值的10％，当燃气流量低于流量计下限时，则不能准确测得燃气流量；在实际生产时，点火加热初期以及低温恒定燃烧时，均需要使用小流量燃气，但是由于大流量计在流量小时无法计量，从而导致燃烧器小负荷空燃配比无法调节和单纯依靠阀位控制空气流量时，空气容易过量的问题，使得燃烧时温度不能恒定，使得燃烧时会消化更多燃料。
3.因为燃料组成物不同，所以燃烧时，天然气的燃烧速度比煤气快，燃程比煤气短，当天然气在主燃料为煤气的燃烧器中燃烧时，天然气燃烧时产生的热量并不能与煤气燃烧产生的热量集中在一起，从而导致热能不能有效利用，从而导致需要使用更多天然气，并且导致燃烧器整体温度升高。


技术实现要素：

4.本技术方案所要解决的技术问题为：如何在主燃料不足时补充副燃料以及在所需的燃气流量低时，如何测量燃气流量以保证空配比。
5.为实现以上目的，本装置采用的技术方案：一种双燃料燃烧器以及其自动控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
6.s1：根据所需温度来确定所需热值；
7.s2：根据所需热值来确定所需主燃料管道中主燃料流量，通过阀门的开度来控制主燃料管道通入燃烧器的主燃料流量；
8.s3：当主燃料流量不足时导致不能满足热值所需时，按照主燃料热值缺值来通过副燃料管道对燃烧器内通入对应热量的副燃料，通过流量计来确定燃料流量；
9.s4：当燃料流量大于流量计的最小测量时，通过实时流量来实现空燃配比；当燃料流量小于流量计的最小测量时或者流量计故障时，通过查表来控制阀门的开度，以此来控制燃料流量；
10.s5；根据当前燃料烧热后产生的热值分别换算成需要的空气量，根据需要的总空气控制空气流量调节阀开度；
11.s6：所述流量/阀位对应表将主燃料流量、辅燃料流量、气流量、阀位分成多个区间，根据表格以及计算得出流量与阀位对应值。
12.本技术方案的有益效果为：通过两种燃料一起使用，来确保当主燃料不足时，能够
补充副燃料，使得输出的热值依然能够保持稳定，当流量低于流量计最小流量时，通过查表来确定阀门开度以及对应的流量，以此来确定空燃比。
13.本技术方案改进所要解决的技术问题为：为了进一步精准的得知燃料流量与调节阀开度的关系以及空气流量与空气调节阀开度的关系。
14.为实现以上目的，本装置进一步的改进在于：主辅燃气流量满足以下要求：e1＝(a-a1)/(a2-a1)*(d2-d1)+d1；
15.a＝燃气阀位开度；
16.a1＝a所处开度区间最小数；
17.a2＝a所处开度区间最大数；
18.d1＝对应表内a1对应的燃气流量；
19.d2＝对应表内a2对应的燃气流量；
20.e1＝查得的燃气阀位开度对应的燃气流量；
21.空气调节阀满足以下计算要求：e2＝(b-b1)/(b2-b1)*(c2-c1)+c1；
22.b＝所需空气总量；
23.b1＝b所处空气量区间的最小数；
24.b2＝b所处空气量区间的最大数；
25.c1＝对应表中b1对应的空气阀位开度；
26.c2＝对应表中b2对应的空气阀位开度；
27.e2＝输出空气阀位开度；
28.所述开度指阀门打开程度；
29.所述区间是指由表格内上下两相邻的开度值或者流量值组成的一个数值范围。
30.本技术方案改进后的有益效果为：通过将数值分成多个区间来计算，来精确计算精度，能够有效得知燃料流量与调节阀开度的关系以及空气流量与空气调节阀开度的关系。
31.本技术方案改进所要解决的技术问题为：如何有效调节燃料流量。
32.为实现以上目的，本装置进一步的改进在于：主燃料管道上设置有主燃料压力检测表器，当主燃料压力小于安全燃烧压力，关小主燃料流量调节阀开度降低主燃气流量，同时不够的燃料通过副燃料进行补充；当主燃料压力升高，开大主燃料到需要的燃气量，并同时减少副燃料流量。
33.本技术方案改进后的有益效果为：通过压力检测器保证燃烧压力，当燃料不足时及时调小燃气流量，避免补充燃料后，燃料压力上升导致管道流量升高导致燃气流量超标。
34.本技术方案改进所要解决的技术问题为：如何让天然气在与煤气混烧时，天然气先于煤气燃烧完，使得热量不能与煤气集中。
35.为实现以上目的，本装置进一步的改进在于：所述双燃料燃烧器分为管道区以及燃烧室，所述燃烧室底部设置有与主燃料管道相连通的主燃料喷嘴，与空气管道相连通的出风口，与副燃料管道相连通的副燃料喷嘴；所述主燃料喷嘴环形设置在副燃料喷嘴四周，所述出风口设置在主燃料喷嘴外部。
36.本技术方案改进后的有益效果为：通过将煤气喷嘴环形设置在天然气喷嘴周围，出风口设置在煤气喷嘴外侧，在燃烧时，空气会率先与煤气接触，然后在与天然气接触，从
而减缓天然气燃烧速度，避免天然气与煤气同时燃烧，使得天然气燃烧热量能同煤气燃烧热量有效集中在一起。
37.本技术方案改进所要解决的技术问题为：为了能够进一步调节天然气与煤气的燃烧速度。
38.为实现以上目的，本装置进一步的改进在于：在主燃料喷嘴与副燃料喷嘴之间设置有的底风口，所述底风口通过底风管道与空气管道相连，所述底风管道上设置有调节阀；没有通入天然气时，调节阀打开，为煤气提供底风；当通入天然气时，调节阀关小或者关闭，减少底风以避免天然气过快燃烧。
39.本技术方案改进后的有益效果为：通过底风口来提供燃烧时的底风，来加快煤气燃烧；当通入天然气时，减小中部风，使得煤气燃烧与天然气燃烧推迟，从而避免天然气燃烧时导致的燃烧室底部温度快速上升，避免煤气由于温度升高而燃烧速度加快。
附图说明
40.图1为本装置连接部件示意图。
41.图2为双燃料燃烧器结构示意图。
42.图3为流量/阀位对应表。
43.图中所述文字标注标识为：1、副燃气流量计；2、主燃气流量计；3、空气流量计；4、副燃料切断阀；5、主燃料切断阀；6、副燃料流量调节阀；7、主燃料流量调节阀；8、空气流量调节阀；9、副燃料压力检测表；10、主燃料压力检测表；11、空气压力检测表；12、双燃料燃烧器；13、plc控制器；14、触摸屏；15、助燃风机；16、副燃料管道；17、主燃料管道；18、空气管道；121、燃烧室；162、副燃料喷嘴；172、主燃料喷嘴；182、出风口；183、底风口。
具体实施方式
44.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
45.实施例1：
46.结合图1、图2、图3；一种双燃料自动控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
47.s1：根据所需温度来确定所需热值；
48.s2：根据所需热值来确定所需主燃料管道17中主燃料流量，通过主燃料流量调节阀7的开度来控制主燃料管道17通入双燃料燃烧器12的主燃料流量；
49.s3：当主燃料流量不足时导致不能满足热值所需时，按照主燃料热值缺值来通过副燃料管道对燃烧器内通入对应热量的副燃料，通过流量计来确定燃料流量；
50.s4：当燃料流量大于流量计的最小测量时，通过实时流量来实现空燃配比；当燃料流量小于流量计的最小测量时或者流量计故障时，通过查表流量/阀位对应表来控制阀门的开度，以此来控制燃料流量；
51.s5；根据当前燃料烧热后产生的热值分别换算成需要的空气量，根据需要的总空气流量调节空气流量调节阀8开度；
52.s6：所述流量/阀位对应表通过将主燃料流量、辅燃料流量、气流量、阀位分成多个
区间，根据表格以及计算得出流量与阀位对应值。本实施例中，主燃料切断阀5在主燃料管道17上间隔设置有两个，主燃料压力检测表10设置于主燃料切断阀5之间；本实施例中，副燃料切断阀4在副燃料管道16上间隔设置有两个，副燃料压力检测表9设置于副燃料切断阀4之间；副燃料在副燃料管道16上运输时，依次经过副燃气流量计1、副燃料切断阀4、副燃料压力检测表9、副燃料流量调节阀6；通过控制不同位置的主燃料切断阀5或者副燃料切断阀开关4，能够更加直观的检测出主燃料或者副燃料的压力变化值，以及能够有效判断切断阀是否故障，避免燃料泄露；本实施例中，主燃料在主燃料管道17中流动时，依次经过主燃气流量计2、主燃料切断阀5、主燃料压力检测表10、主燃料流量调节阀7，通过主燃料压力检测表10来检测主燃料管道17内的燃料压力，随着主燃料的消耗，管道中压力也会随之降低；当主燃料压力小于安全燃烧压力时，此时标志着主燃料不足，此时不能满足热值供应或者不能长时间满足热值供应，此时调节主燃料流量调节阀7关小主燃气流量，确保主燃料在安全燃烧压力范围内正常燃烧，同时不够的热值通过开启第二种燃料，也就是副燃料进行补充。当主燃料压力升高到正常水平，开大主燃料流量调节阀7到需要的燃气量，并同时减少副燃料流量，确保燃烧器的功率一直稳定输出生产需要的热量。本实施例中，所述主燃料为煤气，所述副燃料为天然气。
53.实施例2：
54.结合图3；作为上述实施例的进一步优化方案：主辅燃气流量满足以下要求：e1＝(a-a1)/(a2-a1)*(d2-d1)+d1；
55.a＝燃气阀位开度(可以带小数点)；
56.a1＝a所处开度区间最小数(为了便于计算，区间最小数一般取整数)；
57.a2＝a所处开度区间最大数(为了便于计算，区间最大数一般取整数)；
58.d1＝对应表内a1对应的燃气流量；
59.d2＝对应表内a2对应的燃气流量；
60.e1＝查得的燃气阀位开度的燃气流量(可以带小数点)；
61.空气调节阀满足以下计算要求：e2＝(b-b1)/(b2-b1)*(c2-c1)+c1；
62.b＝所需空气总量；
63.b1＝b所处空气量区间的最小数；
64.b2＝b所处空气量区间的最大数；
65.c1＝对应表中b1对应的空气阀位开度(为了便于计算，开度一般取整数)；
66.c2＝对应表中b2对应的空气阀位开度(为了便于计算，开度一般取整数)；
67.e2＝输出空气阀位开度。
68.本实施例中，附图3中开度10代表阀门打开程度为10(占全部打开的10％)，开度20代表阀门打开程度为20(占全部打开的20％)，依次类推；本实施例中，所述区间是将0～100按一定数量关系，将其划分成为不同的区域，在附图3中，所述开度代表阀门的打开程度，相邻的开度值与其之间的数组成一个对应的区间，在本实施例中，将从0～100均匀分成10等分，第一份的阀位开度值区间为0～10，其最大整数为10，最小整数为0，第二份的阀位开度值区间为10～20，依次类推；当开度值为10时，视为开度值区间0～10的最大值或者开度值区间10～20的最小值；本实施例中，所述附图3为一组本技术人使用过程中一组数据；本实施例中，所述主燃料为煤气，副燃料为天然气；根据附图3中表格可知其煤气流量最大为
3103kg/h，当燃气流量低于流量计最小流量时则为低流量，煤气燃料管道流量计量程则为最大流量的10％～最大流量，即为
69.310.3～3103kg/h；为了避免流量波动损坏流量计，在实际使用时会略微调高最大流量亮度，使得流量计量程为320～3200kg/h或者330～3300kg/h；本实施例中选用量程范围为320～3200kg/h，当流量小于320kg/h，流量计上则无法测量低于320kg/h的流量，均会显示为0，本技术人在低流量时，根据阀门的开度，使用低量程的流量计来测量不同开度状态下的阀门的流量，当阀门开度为0时，最小流量为50kg/h；当阀门开度为10时，燃料流量为120kh/h，当阀门开度为20时，燃料流量为424kg/h；天然气流量与空气流量按照此方案依次测量出相对应的阀门开度与流量之间的关系。因此，根据测得表格，假如需要低流量100kg/h时，100kg/h属于50～120kg/h，根据公式e1＝(a-a1)/(a2-a1)*(d2-d1)+d1带入100＝(a-0)
÷
(10-0)x(120-50)+50，可以反推出燃气阀位开度为7.1；当阀门开度为15，带入公式可得e1＝(15-10)
÷
(20-10)x(424-120)
70.+120＝272kg/h。
71.实施例3：
72.结合图1；作为上述实施例的进一步优化方案：主燃料管道上设置有主燃料压力检测表器10，当主燃料压力小于安全燃烧压力，自动关小主燃气流量，同时不够的燃料开启副燃料进行补充；当主燃料压力升高，开大主燃料到需要的燃气量，并同时减少备用燃料量。本实施例中，所述主燃料为煤气，所述副燃料为天然气。本实施例中，所述安全燃烧压力是指能够满足当前流量稳定燃烧较长时间的压力，当燃料燃烧时，会使得燃料压力逐渐减小；正常情况下，是通过阀门的开度来控制燃料的流量，阀门开度增加时，燃气流量增加；在燃料不足时，管道内燃料压力也随之下降，当压力下降到一定程度时，即使将阀门开度调到最大，也不一定能满足燃料的流量；因此，在本实施例中，当主燃料不能满足长时间热值供应时，也就是主燃料彻底不能满足热值供应之前，调节主燃料流量调节阀7，减小主燃料流量，同时通入副燃料。在本实施例中，当燃气流量彻底不足时，通过查表来将阀门开度减小到当前流量对应的阀门开度，在燃料补充后，然后再重新阀门开度增加到所需的开度，以此来避免燃气流量在燃料补充时暴涨，使得燃料流量超标；本实施例中，燃烧前，应当检测燃料储备量，保证储备量在一定程度，以此来保证装置设备正常运行；本实施例中，是通过plc程序通过指针寻址方式，计算出对应流量上下段的空燃配比表，大大减化程序的复杂度，通过触摸屏14来操作plc控制器13，调整相关参数。
73.实施例4：
74.结合图2；作为上述实施例的进一步优化方案：所述双燃料燃烧器12分为管道区以及燃烧室121，所述燃烧室121底部设置有与主燃料管道17相连通的主燃料喷嘴172，与空气管道18相连通的出风口182，与副燃料管道16相连通的副燃料喷嘴162；所述主燃料喷嘴17环形设置在副燃料喷嘴162四周，所述出风口182设置在主燃料喷嘴172外部。本实施例中，由于天然气与煤气为混合燃烧，然而天然气的燃程比煤气短，燃烧速度比煤气快，天然气在以煤气为主燃料的燃烧器中燃烧时，产生的热能会相较煤气的热量先前一步产生，并不能与煤气产生的热量集中，造成热量浪费，并且会导致燃烧器整体温度升高；本实施例中，通过将煤气喷嘴环形设置在天然气喷嘴周围，出风口设置在煤气喷嘴外侧，在燃烧时，空气会率先与煤气接触，然后在与天然气接触，从而减缓天然气燃烧速度，避免天然气与煤气同时
燃烧，使得天然气燃烧热量能同煤气燃烧热量有效集中在一起；本实施例中，通过在空气管道18上设置空气压力检测表11来检测空气压力以此来辅助判断空气流量，从而进一步保证空燃比(空气与燃料的比例)。
75.实施例5：
76.结合图2；作为上述实施例的进一步优化方案：在主燃料喷嘴172与副燃料喷嘴162之间设置有的底风口183，所述底风口183通过底风管道与空气管道18相连，所述底风管道上设置有调节阀；没有通入天然气时，调节阀打开，为煤气提供底风；当通入天然气时，调节阀关小或者关闭，减少底风以避免天然气过快燃烧。本实施例中，由于天然气的燃程比煤气短，燃烧速度比煤气快，在燃烧天然气时，会使得燃烧室底部温度快速上升，造成燃烧炉整体温度上升，造成煤气燃烧速度加快，使得热能不能集中在出口；本实施例中，通过底风口183来提供燃烧时的底风，来加快煤气燃烧；当通入天然气时，减小中部风，使得煤气燃烧与天然气燃烧推迟，从避免天然气燃烧时导致的燃烧器底部温度升高。
77.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
78.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。