[发明专利]燃烧器式工业锅炉的自动调温控制方法及其系统

说明书

技术领域

 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

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。

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。

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

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。

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。

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；