[发明专利]运行蓄热式加热的工业锅炉的方法、控制装置和工业锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分的用于受控运行蓄热式加热的特别是具有特别是用于玻璃的溶化池的工业锅炉的方法，以及一种按照权利要求15前序部分的为执行该方法而构造的控制装置。本发明还涉及一种按照权利要求17前序部分的工业锅炉。

背景技术

原则上，工业锅炉并不局限用于玻璃制造。开头提及类型的工业锅炉例如也可以用于金属制造等。然而，开头提及类型的蓄热式工业锅炉被证明是特别适合于玻璃制造用来熔化玻璃。

至今，仅委托PID控制器控制蓄热式玻璃熔化炉，即通常借助对作为受控对象的炉室中的上炉的控制，该PID控制器的目的是控制上炉温度并且其输出端或者代表燃料量本身，或者代表可随燃料量而调节的助燃空气量。

用于确定玻璃熔化池的能量应用的导引参量通常是在熔化炉拱顶中的一个或多个热电偶的温度。由于锅炉和熔化物的高储热容量，温度仅缓慢改变，在几小时后才产生明显变化。因此，通常将随燃料流输入的能量流作为下级控制回路不断进行控制。如果能够在线很好地测量例如在燃料天然气的情况下的热力值，则能够通过相应改变燃料量本身迅速均衡热力值波动，从而能够以足够精度恒定地控制燃料输入流。

然而，常规控制方法将不进行控制的空气进入不正确地假设为恒量，或者仅根据手动或持续测量的废气中剩余氧气的测量值来修改助燃空气输入。然而由于其与助燃空气部分非线性的关系，利用它不能实现最优控制动态。该方式特别是不能评估低化学计量的加热范围，因为从比较分别具有0％剩余氧气的不同过程状态中不再能解释有效控制技术行为。

因此，在Hemman等人的文章(Technical Report XP-00121591)“Advanced combustion control–the basis for NOx reduction and energy saving in glass tank furnaces”Glass Sci.Technol.77(2004)No.6第306至311页中建议使用单纯的Lambda(亦称“过量空气系数”或“空气剩余”；符号为λ)控制，即控制助燃空气与化学计量的助燃空气最小值的比，以便将渗入空气的渗透最小化或者均衡不可避免的渗入空气(Falschluft)。建议在蓄热器探头中安装氧化锆Lambda(亦称“过量空气系数”或“空气剩余”；符号为λ)传感器。也建议结合PID控制与预测控制。首次已知渗入空气作为冷空气在锅炉和蓄热器中的典型不可控输入，使得其参加燃烧而不能通过比例控制采集。

对于其热力值不能在线测量的燃料，其然而具有较大不可控的热力值波动，此外不能提供通过相应改变燃料量本身迅速均衡热力值波动的可能性。结果是明显更大的质量引起的温度的波动和/或能量效率波动。特别是在世界范围注目的燃料枯竭下更多地使用这类燃料。

在考虑工业锅炉蓄热式加热中典型的在空气比例变化与结果可测量的废气分析测量的测量值变化之间的长反应时间的情况下希望一种开头提到类型的工业锅炉的改善的控制方案。另外希望在使用热力值不能在线测量的燃料的情况下相对更迅速地均衡不可控的热力值波动。

发明内容

在此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于受控运行蓄热式加热的工业锅炉的改善方法、一种用于执行该方法的改善控制装置和一种改善的工业锅炉。特别是应当尽可能避免以上叙述的现有技术的缺点方面，至少是以上描述的问题之一。特别是应当提供一种装置和方法，借助其能够在使用具有不确定热力值的燃料的情况下均衡不可控的热力值波动；特别是能够通过均衡使向炉室的燃料能量输入尽可能恒定。至少应当建议一种在现有技术中已知解决方案的替代解决方案。

有关该方法，通过本发明利用开头所述类型方法能够解决上述技术问题，其中按照本发明设置权利要求1的特征部分的特征。所述方法优选用于控制具有波动热力值的燃料向炉室的燃料能量输入，特别是用于控制具有波动热力值的燃料向炉室本身的相对恒定的燃料能量输入。本发明为解决上述技术问题而提出按照权利要求15的控制装置和按照权利要求17的工业锅炉。