CN205261626U - 锅炉自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锅炉控制系统技术领域，公开了一种锅炉自动控制系统。该控制系统包括进料装置、燃烧室、排烟装置、蒸汽压力传感器、蒸汽温度传感器、烟气检测器、中央控制器、进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机。本实用新型锅炉自动控制系统将烟气的检测引入控制系统中，能够实现对燃料的进料和燃烧的多重控制，有效降低大气污染物的产生且能够使燃料处于高效的燃烧状态。

Description

锅炉自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉控制系统技术领域，尤其涉及一种锅炉自动控制系统。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，其将燃料燃烧的化学能转换为蒸汽或高温水的热能。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，同时产生大量高温烟气，烟气最后通过排烟装置排出。锅炉广泛地应用于现代社会的生产生活中，现有的以煤、油或生物质为燃料的锅炉多数难以达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）的要求，尤其在燃料未充分燃烧的情况下，污染更加严重。

实际运行中，控制锅炉燃烧处于最佳状态是节约能源，减少污染物产生的关键。而锅炉的燃烧过程除了和锅炉本身的设计有关外，更和一线锅炉工人的操作息息相关。人工操作难以精确控制，使锅炉不能在最佳状态运行，不仅浪费了能源，而且产生了大量的大气污染物。因此，亟需一种能够有效降低大气污染物的产生且能够使锅炉内的燃料处于高效燃烧状态的锅炉自动控制系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，在于提供一种能够有效降低大气污染物的产生且能够使锅炉内的燃料处于高效燃烧状态的锅炉自动控制系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种锅炉自动控制系统，包括进料装置、燃烧室以及排烟装置，所述进料装置将燃料输送至所述燃烧室内，所述燃烧室内燃烧产生的烟气进入排烟装置并由所述排烟装置排出，所述锅炉自动控制系统还包括蒸汽压力传感器、蒸汽温度传感器、烟气检测器、中央控制器、进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机，所述蒸汽压力传感器用于检测燃烧室内的蒸汽压力并将所测压力输入所述中央控制器，所述蒸汽温度传感器用于检测燃烧室内的蒸汽温度并将所测温度输入所述中央控制器，所述烟气检测器用于检测所述燃烧室产生的烟气中的气体成分、浓度并将检测数据输入所述中央控制器，所述中央控制器的输出端分别与所述进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机连接，所述进料输送机驱动进料装置对所述燃烧室内的燃料供给进行调节，所述鼓风机、炉排调速机以及引风机对所述燃烧室内的风量进行调节。

作为上述技术方案的进一步改进，所述鼓风机包括一次风机和二次风机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟气检测器包括氧气检测模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟气检测器包括碳氧化合物检测模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟气检测器包括氮氧化合物检测模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟气检测器包括二氧化硫检测模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型锅炉自动控制系统将烟气的检测引入控制系统中，能够实现对燃料的进料和燃烧的多重控制，有效降低大气污染物的产生且能够使燃料处于高效的燃烧状态。

附图说明

图1是本实用新型锅炉自动控制系统的结构图；

图2是本实用新型锅炉自动控制系统的蒸汽压力控制的结构示意图；

图3是本实用新型锅炉自动控制系统的蒸汽压力控制的流程图；

图4是本实用新型锅炉自动控制系统的蒸汽温度控制的结构示意图；

图5是本实用新型锅炉自动控制系统的蒸汽温度控制的流程图；

图6是本实用新型锅炉自动控制系统的氧气浓度控制的结构示意图；

图7是本实用新型锅炉自动控制系统的氧气浓度控制的流程图；

图8是本实用新型锅炉自动控制系统的碳氧化合物浓度控制的结构示意图；

图9是本实用新型锅炉自动控制系统的碳氧化合物浓度控制的流程图；

图10是本实用新型锅炉自动控制系统的氮氧化合物浓度控制的结构示意图；

图11是本实用新型锅炉自动控制系统的氮氧化合物浓度控制的流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

请参照图1，本实用新型锅炉自动控制系统包括进料装置、燃烧室、排烟装置、蒸汽压力传感器、蒸汽温度传感器、烟气检测器、中央控制器、进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机；鼓风机包括一次风机和二次风机。

进料装置将燃料输送至燃烧室内，燃烧室内燃烧产生的烟气进入排烟装置并由排烟装置排出，蒸汽压力传感器用于检测燃烧室内的蒸汽压力并将所测压力输入中央控制器，蒸汽温度传感器用于检测燃烧室内的蒸汽温度并将所测温度输入中央控制器，烟气检测器用于检测燃烧室产生的烟气中的气体成分、浓度并将检测数据输入中央控制器，中央控制器的输出端分别与进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机连接，进料输送机驱动进料装置对燃烧室内的燃料供给进行调节，一次风机、二次风机、炉排调速机以及引风机对燃烧室内的风量进行调节。

烟气检测器包括氧气检测模块、碳氧化合物检测模块、氮氧化合物检测模块以及二氧化硫检测模块。

烟气检测器中的各个传感器模块将采集的数据输入中央处理器，由中央处理器将输入的数据与预先设定的最佳工作参数进行对比，然后控制进料输送机、一次风机、二次风机、炉排调速机以及引风机的运行，调整燃料的输送过程，调整风量供给，使燃烧达到最佳状态，减少污染物的产生。

本实用新型锅炉自动控制方法包括锅炉自动控制方法，包括如下步骤：

S1、进料，进料装置将燃料输送至燃烧室内。

S2、压力、温度检测，蒸汽压力传感器对燃烧室内的蒸汽压力进行检测并将所测压力输入所述中央控制器，蒸汽温度传感器对燃烧室内的蒸汽温度进行检测并将所测温度输入中央控制器。

S3、烟气检测，烟气检测器对燃烧室内产生的烟气中的气体成分、浓度进行检测并将所测数据输入中央控制器。

S4、燃烧控制，中央控制器将得到的数据与预先设定的最佳工作参数进行对比，再控制进料输送机对燃料的供给进行调节，控制一次风机、二次风机、炉排调速机以及引风机对风量进行调节。

本实用新型锅炉自动控制方法采用蒸汽压力传感器采集燃烧室内的蒸汽压力，用蒸汽温度传感器采集燃烧室内的蒸汽温度，通过烟气检测器采集燃烧室出口处的氧气浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、一氧化氮浓度、二氧化氮浓度、二氧化硫浓度，烟气检测器采集初始数据后自动处理，输出以下参数：二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、二氧化硫浓度、燃烧效率值、过剩空气量、烟气损失、特定燃料的露点、氮氧化合物含量等，上述各传感器分别与中央控制器相连，将采集到的数据输送到中央控制器，中央控制器把收集到的数据与设定好的参数相比，将处理结果反馈到进料输送机、一次风机、二次风机、炉排调速机以及引风机，调整各部件的运行参数，使锅炉运行在最佳状态，减少污染物的产生。

图2和图3分别为锅炉蒸汽压力控制的模块结构图和流程图。在燃烧控制步骤中，中央控制器接收蒸汽压力传感器测得的压力值并与预设的压力范围对比；当压力低于预设的压力范围时，增加一次风机、炉排调速机和进料输送机的转速，同时降低引风机的转速，直至达到预设的压力范围；当压力高于预设的压力范围时，降低一次风机、炉排调速机和进料输送机的转速，同时增加引风机的转速，直至达到预设的压力范围。

具体而言，蒸汽压力传感器转换的电流信号经过A/D模块至中央控制器，中央处理器接收到压力信号，若压力低于预设的压力范围，则通过调节一次风机的变频器以增加一次风机转速，通过调节引风机的变频器以降低引风机转速，通过调节进料输送机的变频器以增加进料输送机转速，通过调节炉排调速机的变频器以增加炉排调速机转速，进而使压力上升，达到标准范围；若压力高于预设的压力范围，则可通过相反的调节方可使压力下降，达到设定范围。

图4和图5分别为锅炉蒸汽温度控制的模块结构图和流程图。在燃烧控制步骤中，中央控制器接收蒸汽温度传感器测得的温度值并与预设的温度范围对比；当温度低于预设的温度范围时，增加炉排调速机的转速，同时降低二次风机的转速，直至达到预设的温度范围；当温度高于预设的温度范围时，降低炉排调速机的转速，同时增加二次风机的转速，直至达到预设的温度范围。

图6和图7分别为氧气控制的模块结构图和流程图。在烟气检测步骤中，烟气检测器中的氧气检测模块对烟气中的氧气浓度进行检测并将所测值输入中央控制器；在燃烧控制步骤中，中央控制器接收烟气检测器测得的氧气浓度值并与预设的氧气浓度范围对比，当烟气的氧气浓度过高时，降低二次鼓风机转速直至达到预设的氧气浓度范围。

图8和图9分别为碳氧化合物控制的模块结构图和流程图。在烟气检测步骤中，烟气检测器中的碳氧化合物检测模块对烟气中的一氧化碳和二氧化碳浓度进行检测并将所测值输入中央控制器；在燃烧控制步骤中，中央控制器接收烟气检测器测得的一氧化碳和二氧化碳浓度值并将二者的比值与预设的比值范围对比，当一氧化碳与二氧化碳的浓度比值过高时，降低进料输送机和炉排调速机的转速，同时增加一次风机的转速直至达到预设的比值范围。

具体而言，一氧化碳浓度采用电化学传感器检测，二氧化碳采用非分光红外传感器检测，检测结果以CO/CO₂的形式输送至中央控制器，比值越低证明燃烧室中燃烧进行的越充分，若比值过高，则表明燃烧不充分或供氧不足，需调节进料输送机、炉排调速机和一次风机的转速，增加燃料燃烧时间和供氧量。

另外，烟气检测器中还设有一氧化碳传感保护装置，当烟气中一氧化碳浓度超出CO传感器测量范围时（即＞4000ppm），CO传感器会自动关闭，且仪器内置的空气冲洗泵会自动开启，抽取新鲜空气供给到CO传感器，实现实时保护功能；当一氧化碳浓度低于1600ppm时，冲洗泵将停止工作，测量重新开始。在这个过程中不会影响到其他传感器的正常量测分析。

图10和图11分别为氮氧化合物控制的模块结构图和流程图。在烟气检测步骤中，烟气检测器中的氮氧化合物检测模块对烟气中的一氧化氮和二氧化氮浓度进行检测并将所测值输入中央控制器；在燃烧控制步骤中，中央控制器接收烟气检测器测得的一氧化氮和二氧化氮的浓度值并将测得的浓度值与预设的浓度范围对比，当测得的浓度值过高时，降低一次风机、二次风机和炉排调速机的转速直至达到预设的浓度范围。

具体而言，一氧化氮和二氧化氮浓度采用电化学传感器检测，检测结果以NO_x表示。NO_x作为一类典型的空气污染物，浓度越低越好，当燃烧产生的NO_x过高时，可以通过调节供氧量，创造局部低氧环境，使之还原为N₂。

二氧化硫主要采用电化学传感器进行检测，以SO₂浓度为输出信号传送至中央控制器，因为硫化物的化学性质，并非燃烧过程中的调节可以降低的，需要根据燃料、燃烧情况采用不同的燃烧前脱硫或燃烧后脱硫工业，本控制系统对于SO₂浓度以监测为主，若其浓度远超于正常燃烧标准，则系统会发出指令，由自动控制转为人工控制，检查SO₂浓度超标原因并采取相应的治污措施。

以上是对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种锅炉自动控制系统，包括进料装置、燃烧室以及排烟装置，所述进料装置将燃料输送至所述燃烧室内，所述燃烧室内燃烧产生的烟气进入排烟装置并由所述排烟装置排出，其特征在于：所述锅炉自动控制系统还包括蒸汽压力传感器、蒸汽温度传感器、烟气检测器、中央控制器、进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机，所述蒸汽压力传感器用于检测燃烧室内的蒸汽压力并将所测压力输入所述中央控制器，所述蒸汽温度传感器用于检测燃烧室内的蒸汽温度并将所测温度输入所述中央控制器，所述烟气检测器用于检测所述燃烧室产生的烟气中的气体成分、浓度并将检测数据输入所述中央控制器，所述中央控制器的输出端分别与所述进料输送机、鼓风机、炉排调速机以及引风机连接，所述进料输送机驱动进料装置对所述燃烧室内的燃料供给进行调节，所述鼓风机、炉排调速机以及引风机对所述燃烧室内的风量进行调节。

2.如权利要求1所述的锅炉自动控制系统，其特征在于：所述鼓风机包括一次风机和二次风机。

3.如权利要求1或2所述的锅炉自动控制系统，其特征在于：所述烟气检测器包括氧气检测模块。

4.如权利要求1或2所述的锅炉自动控制系统，其特征在于：所述烟气检测器包括碳氧化合物检测模块。

5.如权利要求1或2所述的锅炉自动控制系统，其特征在于：所述烟气检测器包括氮氧化合物检测模块。

6.如权利要求1或2所述的锅炉自动控制系统，其特征在于：所述烟气检测器包括二氧化硫检测模块。