一种多组分燃烧系统及其控制方法与流程

本申请涉及废气/废液焚烧处理，具体涉及一种多组分燃烧系统及其控制方法。

背景技术：

1、焚烧工艺被广泛应用于废气、废液及生产尾气的处理领域，目前的焚烧技术多采用组合燃烧器方案，然而，当多种燃料组分，如天然气、厂区自产干气、废气、废液等同时进入组合燃烧器进行焚烧处理时，特别是涉及多路废气需分不同管路进入燃烧系统，由于各组分的热值和流量随生产及环保设备的运行工况变化较大，传统的单一燃料空燃比控制逻辑难以适用。

2、当前多燃料组合燃烧器的燃烧控制策略通常采用共用配风通道的架构。例如，在组合燃烧器中设置多个燃料烧嘴，不同燃料通过各自燃料供应管路上的阀门独立控制开闭，但所有燃料共用同一助燃风通道，如同一台燃烧空气调节风门或同一助燃风总管。控制器根据各燃料阀门的工作状态，对同一台空气调节风门的开度指令施加相应的增益修正，即通过检测“哪些燃料在烧”及“负荷需求”，统一计算一个总配风量，通过单一执行机构实现供风。

3、当多种热值特性差异显著的燃料同时进入燃烧器，共用一套空气供给系统时，若按高热值燃料配风，低热值燃料将获得过量空气，导致排放烟气中的氧含量过高，排放折算系数被放大；同时，过量补空气会增加系统运行负荷，造成能耗显著上升。由于总风量只有一个控制自由度，而多个燃料组分的扰动源同时存在，无法实现各组分分别精准匹配。若按低热值燃料配风，高热值燃料将面临空气不足，导致燃料或尾气无法充分燃烧，一方面造成排放指标（co等）超标，另一方面因燃烧不充分产生积碳，堵塞燃烧器喷嘴，影响设备长期稳定运行。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种多组分燃烧系统及其控制方法，提升燃烧充分性和排放达标率，降低系统整体能耗。

2、第一方面，本发明的技术方案提供一种多组分燃烧系统，包括：

3、燃料供应单元，包括至少两条燃料支路，各燃料支路分别用于输送不同热值特性的燃料组分，各燃料支路的出口端分别与组合燃烧器的对应燃料入口相连通，各燃料支路上分别设置有第一流量检测单元，且在热值不稳定的燃料支路上还设置有热值检测单元；

4、助燃风供应单元，包括与燃料支路一一对应设置的助燃风支路，每条助燃风支路的入口端均与助燃风总管连通，出口端均分别与组合燃烧器的对应助燃风入口相连通，每条助燃风支路上沿气流方向依次设置有第二流量检测单元和自动调节阀；助燃风总管上设置有总管压力检测单元；

5、控制单元，分别与第一流量检测单元、热值检测单元、第二流量检测单元、总管压力检测单元及自动调节阀信号连接；控制单元被配置为：根据各燃料支路的实时流量值和实时热值，分别计算各燃料支路对应的理论需氧量；根据各理论需氧量分别生成各助燃风支路的助燃风流量设定值；根据各助燃风流量设定值及对应的第二流量检测单元的反馈值，通过pid调节分别控制各自动调节阀的开度，以使各助燃风支路的实际助燃风量与对应燃料支路的实际燃料量之比独立地维持在各自预设的空燃比范围内；当总管压力检测单元的检测值超出预设联锁阈值范围时，控制单元发出联锁保护信号。

6、第二方面，本发明的技术方案提供一种多组分燃烧系统的控制方法，应用于上述的多组分燃烧系统，包括以下步骤：

7、获取各燃料支路上输送的对应燃料组分的实时流量值，以及各燃料组分的实时热值，共q条燃料支路；

8、根据各实时流量值和各实时热值，分别计算各燃料组分完全燃烧所需的理论助燃风量；

9、根据各理论助燃风量，分别生成与各燃料支路对应的各助燃风支路的助燃风流量设定值；

10、采集各助燃风支路的实时助燃风流量反馈值，并将助燃风流量设定值与实时助燃风流量反馈值进行比较，通过pid控制算法分别调节各助燃风支路上自动调节阀的开度，直至各助燃风支路的实际助燃风量与对应燃料支路的实际燃料量之比独立地维持在各自预设的空燃比范围内。

11、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：通过设置与各燃料支路一一对应的独立助燃风支路，并为每条助燃风支路配置独立的流量检测单元和自动调节阀，控制单元可根据各燃料支路的实时流量值和实时热值分别计算对应的理论需氧量，并独立生成各助燃风支路的流量设定值。各支路通过独立的pid控制回路实现空燃比的精准调节，解决了现有共用配风通道方案中多个燃料扰动源对应单一风量控制自由度的结构性缺陷，使各组分燃料都能获得与其自身热值特性相匹配的助燃风量。同时，当总管压力异常时，控制单元发出联锁保护信号，提升了系统安全性。通过对各燃料组分独立配风，避免了因共用风门方案导致的统一过量配风或统一欠氧配风问题。高热值燃料不会因配风过量而增加排烟热损失和风机电耗，低热值燃料也不会因配风不足而产生co排放超标和积碳问题。各支路独立维持在最优空燃比附近，系统整体能耗降低，燃烧器喷嘴积碳风险可以得到有效控制，延长设备维护周期，此外，通过准确控制各支路空燃比、避免过量配风，可有效抑制燃烧高温区的氧浓度，从而减少热力型氮氧化物的生成。

1.一种多组分燃烧系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多组分燃烧系统，其特征在于，每条助燃风支路上还设置有支路压力检测单元，支路压力检测单元设置于第二流量检测单元与自动调节阀之间，用于监测各助燃风支路的实时压力，支路压力检测单元与控制单元信号连接，控制单元根据支路压力检测单元的检测值对第二流量检测单元的流量检测值进行压力补偿校正，和/或根据检测值判断对应助燃风支路的堵塞或泄漏状态。

3.根据权利要求1所述的多组分燃烧系统，其特征在于，每条助燃风支路上还设置有止回阀，止回阀设置于自动调节阀的下游，用于防止不同助燃风支路之间的串风及回风。

4.一种多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至3任一项所述的多组分燃烧系统，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，根据各实时流量值和各实时热值，分别计算各燃料组分完全燃烧所需的理论助燃风量，具体包括：

6.根据权利要求5所述的多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

7.根据权利要求4所述的多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，实时采集各助燃风支路上的支路压力检测单元的检测值之后，还包括以下步骤：

9.根据权利要求4所述的多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

10.根据权利要求4所述的多组分燃烧系统的控制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：