燃油燃气锅炉空燃比自动控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及工业燃油燃气锅炉技术领域，具体涉及一种燃油燃气锅炉空燃比自动控制系统及控制方法。


背景技术：

2.随着环保要求的日趋严格，越来越多的石油化工项目选择燃油燃气锅炉为全厂提供蒸汽或动力。并随着自动化技术的不断提高，现代化工厂运行人员数量逐渐减少，工厂自动化运行水平逐渐提高。
3.燃油燃气锅炉作为大型工厂的动力基础设施，自动化运行也是技术发展的趋势。燃烧控制系统是燃油燃气锅炉实现自动化运行的关键，目前常用的小型燃气锅炉通常采用阀位控制方式或手动控制，控制调节精度差，适用于负荷稳定的应用场景，不能实现负荷的波动场景，安全性低。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是针对现有技术的问题，提供一种能提高锅炉燃烧效率、减少污染物排放、且减少运行和维护成本的燃油燃气锅炉空燃比自动控制系统及控制方法。
5.为实现上述目的，本发明所设计的燃油燃气锅炉空燃比自动控制系统，包括燃油燃气锅炉、安装在所述燃油燃气锅炉出口的蒸汽流量变送器、安装在燃油燃气锅炉烟道中的氧量分析仪、与燃油燃气锅炉中燃烧器进风口相连的空气管道、与燃油燃气锅炉中燃烧器进料口相连的燃料管道、布置在燃料管道上的燃料调节阀及依次布置在空气管道上的风机入口风门和送风机，以及燃烧器管理系统；蒸汽流量变送器与燃烧器管理系统相连，通过燃烧器管理系统控制燃料调节阀的开度及风机入口风门的开度；氧量分析仪与燃烧器管理系统相连，通过燃烧器管理系统调节风机入口风门开度。
6.进一步地，所述燃油燃气锅炉出口安装有蒸汽压力变送器，蒸汽压力变送器与燃烧器管理系统相连，通过燃烧器管理系统控制燃料调节阀的开度及风机入口风门的开度。
7.进一步地，所述空气管道上布置有空气流量计，所述燃料管道上布置有燃料流量计，燃料流量计和空气流量计均与燃烧器管理系统相连，通过燃烧器管理系统调整燃料调节阀的开度及风机入口风门开度。
8.还提供一种上述所述燃油燃气锅炉空燃比自动控制系统的控制方法，如下：
9.1)根据燃油燃气锅炉出口的蒸汽流量变送器获得蒸汽流量测量值ft1并传送至燃烧管理系统；
10.并在燃烧管理系统中预设每吨蒸汽所需化学燃料消耗量bi和单位燃料所需空气量lair；
11.2)燃烧管理系统根据蒸汽流量测量值ft1和每吨蒸汽所需化学燃料消耗量bi，计算实际燃料流量vfuel＝bi
×
ft1；燃烧管理系统根据实际燃料流量vfuel控制燃料调节阀的开度；
12.燃烧管理系统根据单位燃料所需空气量lair和每吨蒸汽所需化学燃料消耗量bi计算正常燃烧空气流量v
c-air
＝vfuel
×
lair，燃烧管理系统根据正常燃烧空气流量v
c-air
控制风机入口风门的开度；
13.3)氧量分析仪测得的烟气中氧含量作为前馈数据送至燃烧管理系统用于修正单位燃料所需空气量lair，通过公式v
c-air
＝vfuel
×
lair重新计算获得修正后的正常燃烧空气流量；燃烧管理系统根据修正后的正常燃烧空气流量风机入口风门的开度。
14.进一步地，所述控制方法还包括：燃料流量计和空气流量计作为反馈信号再送回燃烧管理系统中用于调节燃料调节阀的开度和风机入口风门的开度。
15.进一步地，所述步骤1)中，燃烧管理系统手动输入燃油燃气锅炉运行所需的蒸汽流量输入值，根据蒸汽流量输入值计算实际燃料流量。
16.进一步地，所述步骤2)中，实际燃烧中需要考虑过量空气系数λ，实际燃烧空气流量v
c-air,farc
＝v
cc-air
×
λ。
17.进一步地，所述燃油燃气锅炉出口安装有蒸汽压力变送器，根据燃油燃气锅炉出口的蒸汽压力变送器获得蒸汽压力测量值并传送至燃烧管理系统，用蒸汽压力测量值表征蒸汽流量的变化，通过pid运算，计算出燃料流量及空气流量变化，并通过pid调节器，输出燃料流量及空气流量变化信号分别至燃料流量调节阀和风机入口风门。
18.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明燃油燃气锅炉空燃比(farc)自动控制系统及控制方法，解决了过量空气系数偏高的问题，实现了燃油燃气锅炉一键点火自动调节锅炉燃烧及负荷功能，提高了锅炉燃烧效率，控制精度高，减少了污染物排放，有效解决燃油燃气锅炉及加热炉燃烧安全性和稳定性不足的问题；同时降低了操作运行人员工作压力，降低了运行和维护成本，本发明系统简单、控制简便且可靠性高。
附图说明
19.图1为本发明燃油燃气锅炉空燃比(farc)自动控制系统原理示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
21.如图1所示燃油燃气锅炉空燃比(farc)自动控制系统，包括燃油燃气锅炉101、安装在燃油燃气锅炉101出口的蒸汽流量变送器111和蒸汽压力变送器107、安装在燃油燃气锅炉101烟道中的氧量分析仪106、与燃油燃气锅炉101中燃烧器102进风口相连的空气管道113、与燃油燃气锅炉101中燃烧器102进料口相连的燃料管道112、布置在空气管道113上的空气流量计110、布置在燃料管道112上的燃料流量计109、布置在燃料管道112上且位于燃料流量计109和燃烧器102进料口之间的燃料调节阀105及依次布置在空气管道113上且位于空气流量计110和燃烧器102进风口之间的风机入口风门104和送风机103，以及燃烧器管理系统108；蒸汽压力变送器107和蒸汽流量变送器111与燃烧器管理系统108相连，通过燃烧器管理系统108控制燃料调节阀105的开度及风机入口风门104的开度；氧量分析仪106与燃烧器管理系统108相连，通过燃烧器管理系统108微调风机入口风门104开度；燃料流量计109和空气流量计110均与燃烧器管理系统108相连，通过燃烧器管理系统108修正微调燃料调节阀105的开度及风机入口风门104开度。
22.燃油燃气锅炉空燃比(farc)自动控制系统控制方法如下：
23.1)根据燃油燃气锅炉101出口的蒸汽流量变送器111获得蒸汽流量测量值ft1并传送至燃烧管理系统108；或者燃烧管理系统108手动输入燃油燃气锅炉101运行所需的蒸汽流量输入值；
24.并在燃烧管理系统108中预设每吨蒸汽所需化学燃料消耗量bi和单位燃料所需空气量lair；
25.2)燃烧管理系统108根据蒸汽流量测量值ft1和每吨蒸汽所需化学燃料消耗量bi，计算实际燃料流量vfuel＝bi
×
ft1，也可以根据蒸汽流量输入值计算实际燃料流量；燃烧管理系统108根据实际燃料流量vfuel控制燃料调节阀105的开度；
26.燃烧管理系统108根据单位燃料所需空气量lair和每吨蒸汽所需化学燃料消耗量bi计算正常燃烧空气流量v
c-air
＝vfuel
×
lair，燃烧管理系统108根据正常燃烧空气流量v
c-air
控制风机入口风门104的开度；
27.实际燃烧中需要考虑一定的过量空气系数λ，计算实际燃烧空气流量v
c-air,farc
＝v
cc-air
×
λ；
28.3)氧量分析仪106测得的烟气中氧含量作为前馈数据送至燃烧管理系统108用于修正单位燃料所需空气量lair，通过公式v
c-air
＝vfuel
×
lair重新计算获得修正后的正常燃烧空气流量；燃烧管理系统108根据修正后的正常燃烧空气流量风机入口风门104的开度；
29.4)燃料流量计109和空气流量计110作为反馈信号再送回燃烧管理系统108中用于微调燃料调节阀105的开度和风机入口风门104的开度，从而完成锅炉燃烧的自动控制。
30.当单台燃油燃气锅炉或多台燃油燃气锅炉运行时，也可以实现燃油燃气锅炉负荷的自动控制。根据燃油燃气锅炉101出口的蒸汽压力变送器107获得蒸汽压力测量值并传送至燃烧管理系统108，用蒸汽压力测量值表征蒸汽流量的变化，通过pid运算，计算出燃料流量及空气流量变化，并通过pid调节器，输出燃料流量及空气流量变化信号分别至燃料流量调节阀和风机入口风门，从而实现锅炉负荷的自动控制。
31.本发明燃油燃气锅炉空燃比(farc)自动控制系统及控制方法，解决了过量空气系数偏高的问题，实现了燃油燃气锅炉一键点火自动调节锅炉燃烧及负荷功能，提高了锅炉燃烧效率，控制精度高，减少了污染物排放，有效解决燃油燃气锅炉及加热炉燃烧安全性和稳定性不足的问题；同时降低了操作运行人员工作压力，降低了运行和维护成本，本发明系统简单、控制简便且可靠性高。