專利名稱：一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，具體地說(shuō)是采用富氧空氣助燃時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)鍋爐或工業(yè)窯爐原有通風(fēng)量，與富氧助燃空氣匹配，并且綜合調(diào)節(jié)爐子燃料量、被加熱介質(zhì)等，達(dá)到提高熱效率節(jié)約燃料的自動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
從空氣中分離氧氣而獲得富氧空氣的各種方法如膜分離法、分壓法、深冷法等，已經(jīng)十分成熟，而采用富氧空氣作為鍋爐或工業(yè)窯爐的助燃空氣，已被證明能夠取得良好的效果，這在高原缺氧地區(qū)尤為明顯。
當(dāng)鍋爐或窯爐采用含氧量超過(guò)23％的富氧空氣助燃時(shí)，因所用富氧空氣量較少，而原來(lái)鍋爐或窯爐的鼓風(fēng)量和引風(fēng)量相對(duì)過(guò)大，使得加入的富氧空氣助燃作用差。如果由操作工手動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)法準(zhǔn)確調(diào)節(jié)各種風(fēng)量配合。尤其當(dāng)鍋爐或窯爐的熱負(fù)荷狀況變化時(shí)，如用人工調(diào)節(jié)鍋爐或窯爐的燃料量、通風(fēng)量、被加熱介質(zhì)量等，無(wú)法隨熱負(fù)荷變化而準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，致使富氧空氣助燃達(dá)不到節(jié)能效果。
各種自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、智能型中央控制裝置等，目前在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用得既成熟又普遍。
本發(fā)明是對(duì)富氧空氣助燃實(shí)行綜合自動(dòng)控制，在實(shí)例實(shí)施時(shí)得到驗(yàn)證，具有可靠有效的精確調(diào)節(jié)性能，使鍋爐或窯爐達(dá)到富氧空氣助燃明顯節(jié)能效果。本發(fā)明適用于各種鍋爐如煤粉爐、循環(huán)流化床鍋爐、拋煤機(jī)爐、沸騰爐、燃油爐、燃?xì)鉅t、鏈條爐等，適用的工業(yè)窯爐有各種加熱爐、注汽爐、焚燒爐、熱媒爐、水泥窯爐、各種金屬冶煉爐等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有鍋爐和窯爐助燃方式的不足，本發(fā)明提出一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法。按該方法設(shè)計(jì)建立的系統(tǒng)由富氧助燃空氣供氣裝置、現(xiàn)場(chǎng)傳感器、數(shù)據(jù)傳輸裝置、智能自動(dòng)控制裝置、控制執(zhí)行裝置組成，對(duì)鍋爐或窯爐的風(fēng)量、燃料、被加熱介質(zhì)等進(jìn)行智能調(diào)節(jié)而達(dá)到綜合節(jié)能目的。獲得富氧空氣的方法，可以是變壓吸附法、深冷法、化學(xué)法、膜法和工業(yè)副產(chǎn)品等。富氧助燃空氣的含氧比例，應(yīng)該大于23％，也可以根據(jù)鍋爐或工業(yè)窯爐的需要而定。富氧助燃空氣加入鍋爐或窯爐的部位，亦根據(jù)不同的鍋爐或窯爐而定。本方法對(duì)鍋爐的受熱受壓本體無(wú)任何改動(dòng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)附

圖1。
本發(fā)明解決助燃空氣無(wú)效問(wèn)題所采用的方法是對(duì)鍋爐或窯爐的各項(xiàng)熱工狀況參數(shù)，由現(xiàn)場(chǎng)傳感器實(shí)現(xiàn)參數(shù)檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸裝置，向智能中心控制裝置傳回所有現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)。對(duì)原有的通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)是富氧助燃空氣的加入量及原有的鼓風(fēng)量或引風(fēng)量。智能控制裝置對(duì)于爐子原有的鼓風(fēng)量或引風(fēng)量，按照富氧助燃空氣量的變化，通過(guò)控制執(zhí)行裝置調(diào)節(jié)。在每天的供熱過(guò)程中，爐子的熱負(fù)荷情況會(huì)有不同的變化，本發(fā)明方法充分考慮這一常見(jiàn)情況，在整個(gè)系統(tǒng)中建立了模擬熱負(fù)荷變化的控制調(diào)節(jié)模型和操作方式，根據(jù)熱負(fù)荷變化獲得的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，由智能控制裝置發(fā)出指令，通過(guò)各控制執(zhí)行裝置來(lái)調(diào)節(jié)燃料、加熱介質(zhì)等各項(xiàng)工作參數(shù)。在使用的過(guò)程中，除了調(diào)節(jié)風(fēng)量、增加助燃空氣而收到的節(jié)能效果外，調(diào)節(jié)其他參數(shù)也得到了明顯的節(jié)能效果。在節(jié)約燃料方面，視不同的爐子和燃料，最低可節(jié)約燃料5％，而對(duì)玻璃窯爐、冶金爐等，可做到節(jié)約燃料15％以上。同時(shí)還能在原有的基礎(chǔ)上，節(jié)約5％～10％電力。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在鍋爐實(shí)施本發(fā)明，按照本發(fā)明設(shè)計(jì)安裝控制系統(tǒng)。當(dāng)助燃的富氧空氣加入鍋爐爐膛時(shí)，智能控制系統(tǒng)對(duì)助燃風(fēng)量和原有的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，并檢測(cè)爐膛溫度、被加熱介質(zhì)(如蒸汽)溫度、流量、壓力、排煙溫度等參數(shù)。當(dāng)熱負(fù)荷增大時(shí)，燃料量增加，智能控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加大助燃空氣壓力，增加助燃風(fēng)的線速度，使之大于煙氣留宿，并采用變頻器適當(dāng)調(diào)節(jié)引風(fēng)量，同時(shí)用排煙溫度參數(shù)作為引風(fēng)量調(diào)節(jié)的第二個(gè)參考量，使鍋爐在熱效率最優(yōu)區(qū)域范圍內(nèi)供熱。反之，當(dāng)熱負(fù)荷減少時(shí)，智能控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)減少助燃富氧空氣量，同時(shí)也調(diào)節(jié)減少引風(fēng)量。智能控制系統(tǒng)同時(shí)檢測(cè)控制其他相關(guān)參數(shù)，按照已建立的調(diào)節(jié)模型實(shí)現(xiàn)控制，使鍋爐工作在較佳的節(jié)能范圍內(nèi)。在一臺(tái)10噸的燃煤鏈排式鍋爐上安裝根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)后，保證富氧空氣助燃風(fēng)速在15m/s～20m/s之間，風(fēng)壓達(dá)到2KPa，爐膛溫度提高了60℃。當(dāng)燃煤的低發(fā)熱值在17MJ/Kg時(shí)，噸煤產(chǎn)蒸汽量從原來(lái)的5.0噸，提高到5.53噸，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的綜合耗電量下降了5％。
實(shí)施例2在化工原料硅酸鈉熔池爐實(shí)施本發(fā)明，按照本發(fā)明設(shè)計(jì)安裝自控系統(tǒng)。當(dāng)助燃富氧空氣加入熔池爐爐膛時(shí)，智能控制系統(tǒng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)后，對(duì)助燃風(fēng)量和原有的鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，并檢測(cè)爐膛溫度、被加熱介質(zhì)溫度、排煙溫度等參數(shù)。當(dāng)熱負(fù)荷增大時(shí)，燃料量增加，智能控制系統(tǒng)根據(jù)燃料增加量，自動(dòng)增大助燃富氧空氣氣壓，使之提高了1.6KPa，適當(dāng)調(diào)節(jié)熔池爐的原鼓風(fēng)量，同時(shí)用排煙溫度參數(shù)作為鼓風(fēng)量調(diào)節(jié)的第二個(gè)參考量，使熔池爐在最優(yōu)節(jié)能區(qū)域范圍內(nèi)工作。反之，當(dāng)熱負(fù)荷減少時(shí)，智能控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低富氧助燃空氣氣壓，同時(shí)也調(diào)節(jié)減少鼓風(fēng)量。在日產(chǎn)30噸的硅酸鈉熔池爐上安裝實(shí)施本系統(tǒng)后，煙氣溫度從750℃下降到680℃，熔池爐的碹頂溫度下降40℃，燃油節(jié)約了15％。
實(shí)施例3在水泥回轉(zhuǎn)窯實(shí)施本發(fā)明，按照本發(fā)明設(shè)計(jì)安裝控制系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，根據(jù)已建立的回轉(zhuǎn)窯燃燒工況調(diào)節(jié)模型，在自控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，助燃的富氧空氣加進(jìn)水泥回轉(zhuǎn)窯的煤粉燃燒器，減少原來(lái)的噴煤粉風(fēng)量，使得燃燒器噴出的粉狀煤炭，加快了燃燒速度和燃盡程度，提高火焰的燃燒強(qiáng)度，同時(shí)也減少了氮氧化合物的生成，降低回轉(zhuǎn)窯排煙中的NOx成分。在新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯上應(yīng)用，還必須調(diào)節(jié)預(yù)分解窯的燃燒器，由智能控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)二、三次風(fēng)量，保證預(yù)分解窯內(nèi)特殊的輝焰燃燒方式，同時(shí)達(dá)到節(jié)能和環(huán)保目的。在日產(chǎn)2000噸熟料的回轉(zhuǎn)窯上安裝本系統(tǒng)后，減低燃煤用量5％，并完全可以使用低位發(fā)熱值還不足15MJ/Kg的褐煤和煙煤混合劣質(zhì)煤。煙氣中的NOx成分完全符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3在鉛銻合金吹煉爐實(shí)施本發(fā)明，按照本發(fā)明設(shè)計(jì)安裝控制系統(tǒng)。這種吹煉爐使用的燃料，有的是焦炭，有的是重油，本發(fā)明實(shí)例是在重油燃料爐上實(shí)施的，助燃和助煉的空氣是采用含氧量大于25％的富氧空氣。在鉛銻合金吹煉過(guò)程中，必須兼顧兩個(gè)因素，一是燃料油的助燃，二是銻的氧化吹煉。本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)可以精確地控制爐內(nèi)壓力，保證氧化銻在800℃時(shí)的飽和蒸汽壓，加快銻硫化物的氧化過(guò)程，使之順利揮發(fā)進(jìn)入煙氣被回收，同時(shí)獲得純度較高的粗鉛(含量＞83％)和氧化銻。應(yīng)用本發(fā)明后，吹煉時(shí)間從120小時(shí)/爐，縮短為80小時(shí)/爐。因?yàn)楸景l(fā)明控制系統(tǒng)能夠精確分配吹煉富氧空氣量和助燃富氧空氣量，除了縮短吹煉時(shí)間，還降低每小時(shí)重油消耗量的10％，煙氣中硫化物完全達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。綜合效益提高了15％以上。
權(quán)利要求
1.一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，其特征是采用富氧空氣作為助燃風(fēng)，由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、數(shù)據(jù)傳輸裝置、智能自動(dòng)控制裝置、控制執(zhí)行裝置組成的系統(tǒng)，對(duì)鍋爐或窯爐的風(fēng)量、燃料、被加熱介質(zhì)等進(jìn)行智能調(diào)節(jié)而達(dá)到綜合節(jié)能的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，其特征在于富氧空氣是氧氣含量大于23％的空氣。富氧空氣的來(lái)源可以是膜法、深冷法、空分法、化學(xué)法或工業(yè)副產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，其特征在于現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)可以是溫度、燃料量、空氣量、水量及各種相關(guān)熱工參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，其特征在于數(shù)據(jù)傳輸裝置可以是電纜、光纖、無(wú)線電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，其特征在于智能自動(dòng)控制裝置可以是可編程控制器、計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、其他專用電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法，其特征在于控制執(zhí)行裝置可以是閥門(mén)、變頻器、泵、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、氣體調(diào)壓器、加煤機(jī)構(gòu)、燃油調(diào)節(jié)器。
全文摘要
本發(fā)明方法是鍋爐或工業(yè)窯爐的綜合節(jié)能方法。當(dāng)鍋爐或窯爐采用含氧量超過(guò)23％的富氧空氣助燃時(shí)，所用富氧空氣量較少，原來(lái)鍋爐或窯爐的通風(fēng)量相對(duì)過(guò)大，使得加入的富氧空氣助燃作用差。傳統(tǒng)方法由操作工手動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)法準(zhǔn)確調(diào)節(jié)配合風(fēng)量。按本方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，如附圖所示，由富氧助燃空氣供氣裝置、現(xiàn)場(chǎng)傳感器、數(shù)據(jù)傳輸裝置、智能自動(dòng)控制裝置、控制執(zhí)行裝置組成，對(duì)鍋爐或窯爐的風(fēng)量、燃料、被加熱介質(zhì)等進(jìn)行調(diào)節(jié)而達(dá)到綜合節(jié)能目的。當(dāng)鍋爐或窯爐的熱負(fù)荷狀況變化時(shí)，系統(tǒng)做到隨熱負(fù)荷變化而準(zhǔn)確調(diào)節(jié)鍋爐或窯爐的燃料量、通風(fēng)量、被加熱介質(zhì)量等，使富氧空氣助燃達(dá)到節(jié)能效果。本方法在實(shí)施時(shí)已驗(yàn)證其精確調(diào)節(jié)性能。
文檔編號(hào)F23N1/08GK101046296SQ20061001078
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者吳仲賢, 鄧卉戎, 李芃, 楊剛, 王文哲, 閔航 申請(qǐng)人:吳仲賢, 鄧卉戎