一種基于煙氣co為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，包括現(xiàn)場執(zhí)行部分、現(xiàn)場控制部分、監(jiān)控總機、遠程控制部分、數(shù)據(jù)庫服務器、傳輸部分，所述的現(xiàn)場控制部分包括系統(tǒng)控制柜、與系統(tǒng)控制柜相連的變頻控制柜和工程師站；所述的現(xiàn)場執(zhí)行部分包括加熱爐、連接到系統(tǒng)控制柜的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備；所述的傳輸部分包括互聯(lián)網(wǎng)+MODBUS總線；所述的監(jiān)控總機包括由PC和組態(tài)軟件組成的總監(jiān)控系統(tǒng)，所述的遠程控制部分包括通過互聯(lián)網(wǎng)與總監(jiān)控系統(tǒng)連接的遠程終端設備；所述的監(jiān)控總機通過傳輸部分連接數(shù)據(jù)庫服務器。本系統(tǒng)對煙氣進行在線采樣，分析CO的含量，從而控制燃燒，使燃燒接近理論配比，達到低NO排放。
【專利說明】
一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及石油化工加熱爐及工業(yè)窯爐燃燒控制領域，特別是一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐智能、潔凈燃燒控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前國內絕大部分工業(yè)窯爐、石化加熱爐、鍋爐等燃燒加熱設備的控制方式較落后，均采用基于煙氣O2含量變化作為控制窯爐燃燒依據(jù)的方式，操作時為了確保安全、保證燃燒充分，在調整助燃空氣配比時均過剩，過?？諝庀禂?shù)一般為20?40%，煙氣中02含量控制在3~5%，大量的過?？諝鈹y帶大量的熱量排放，造成浪費；另外，燃燒過程中過剩的O2與他反應生成MKNO2及其它氮氧化物，污染環(huán)境。而在窯爐污染物排放的監(jiān)管方面更是缺乏遠程監(jiān)管，環(huán)保職能部門不能即時了解企業(yè)排放數(shù)據(jù)，使得超標排放事件時有發(fā)生。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是針對【背景技術】中存在的缺點和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一種實現(xiàn)加熱爐或工業(yè)S爐燃燒效率高、低NOx排放、互聯(lián)網(wǎng)+遠程監(jiān)控、精準/智能/潔凈的燃燒控制系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的技術方案是構造一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，包括現(xiàn)場執(zhí)行部分、現(xiàn)場控制部分、監(jiān)控總機、遠程控制部分、數(shù)據(jù)庫服務器、傳輸部分，所述的現(xiàn)場控制部分包括系統(tǒng)控制柜、與系統(tǒng)控制柜相連的變頻控制柜和工程師站;所述的現(xiàn)場執(zhí)行部分包括加熱爐、連接到系統(tǒng)控制柜的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備;所述的傳輸部分包括互聯(lián)網(wǎng)+MODBUS總線;所述的監(jiān)控總機包括由PC和組態(tài)軟件組成的總監(jiān)控系統(tǒng)，所述的遠程控制部分包括通過互聯(lián)網(wǎng)與總監(jiān)控系統(tǒng)連接的遠程終端設備;所述的監(jiān)控總機通過傳輸部分連接數(shù)據(jù)庫服務器；
[0005]所述的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備包括煙/風道擋板執(zhí)行器、紅外線煙氣分析儀、爐膛紅外監(jiān)視成像儀、爐膛壓力計及壓力變送器、溫度傳感器、煙氣引風機變頻調節(jié)器、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器、空氣鼓風機變頻調節(jié)器、空氣流量調節(jié)閥、調風閥門、空氣燃氣比例調節(jié)閥、燃氣調節(jié)閥、球閥，其中所述的煙氣引風機變頻調節(jié)器、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器、空氣鼓風機變頻調節(jié)器各通過一個變頻控制柜與系統(tǒng)控制柜連接。
[0006]在一個實施例中，所述的系統(tǒng)控制柜包括帶有A/D接口的智能終端控制器，所述的紅外線煙氣分析儀、爐膛紅外監(jiān)視成像儀、爐膛壓力計及壓力變送器、溫度傳感器的直接或通過變送器連接智能終端控制器的A/D接口。
[0007]在一個實施例中，所述的遠程終端設備包括遠程PC、PAD、手機。
[0008]在一個實施例中，所述的智能終端控制器以ZDRG-FX-40-4-2控制器為主控單元。
[0009]在一個實施例中，所述的監(jiān)控總機設置有系統(tǒng)管理單元，還包括含有圖形化、集中化
[0010]的人機交互系統(tǒng)。
[0011]在一個實施例中，所述的傳輸部分還包括局域網(wǎng)控制部分，所述的工程師站通過局域網(wǎng)控制部分連接監(jiān)控總機。
[0012]在一個實施例中，所述紅外線煙氣分析儀安裝在所述加熱爐的煙囪煙罩上。
[0013]在一個實施例中，所述爐膛紅外監(jiān)視成像儀安裝在所述加熱爐爐膛上。
[0014]在一個實施例中，所述燃燒器安裝在加熱爐爐底，分別由所述空氣流量調節(jié)閥、調風閥門、空氣燃氣比例調節(jié)閥、燃氣調節(jié)閥、球閥用管線連接形成燃燒器所需的空氣與燃氣輸送通道。
[0015]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0016]對加熱爐等加熱燃燒設備的煙氣進行在線采樣，分析CO的含量，通過控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、分析、并對比控制量，然后控制燃燒器的助燃空氣量、燃料量，從而控制燃燒，使燃燒接近理論配比，降低過?？諝庀禂?shù)，提高燃料的燃燒效率，達到低NO排放。
[0017]控制系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)+進行遠程監(jiān)控，即時將爐膛火焰監(jiān)控視頻、排放數(shù)據(jù)、燃燒控制參數(shù)數(shù)據(jù)、報警信息傳輸?shù)接脩粢苿咏K端，使有關職能部門人員即時掌握信息，并加以調控，杜絕排放失控、超標現(xiàn)象。
[0018]采用ZDRG-FX-40-4-2控制器為主控單元，運行可靠，避免了用工控機控制死機、系統(tǒng)崩潰的問題。
[0019]圖形化、集中化現(xiàn)場的人機交互系統(tǒng)方便用戶操作。
【附圖說明】
[0020]圖1是系統(tǒng)組成圖。
[0021]圖2是系統(tǒng)連接示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的首選實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容更加透徹全面。
[0023]需要說明的是，當元件被認為是“設置”在另一個元件上，它可以是直接設置或連接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。
[0024]除非另有定義，本文中所使用的所有的技術和科學術語與本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施目的，不是旨在限制本實用新型。
實施例
[0025]如圖1所示，一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，包括現(xiàn)場執(zhí)行部分、現(xiàn)場控制部分、遠程控制部分、監(jiān)控總機、數(shù)據(jù)庫服務器、傳輸部分，如圖2所示，所述的現(xiàn)場控制部分包括系統(tǒng)控制柜5、與系統(tǒng)控制柜5相連的變頻控制柜18和工程師站19;所述的現(xiàn)場執(zhí)行部分包括加熱爐1、連接到系統(tǒng)控制柜5的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備;所述的傳輸部分包括互聯(lián)網(wǎng)+MODBUS總線;所述的監(jiān)控總機包括由PC和組態(tài)軟件組成的總監(jiān)控系統(tǒng)，所述的遠程控制部分包括通過互聯(lián)網(wǎng)與總監(jiān)控系統(tǒng)連接的遠程終端設備;所述的監(jiān)控總機通過傳輸部分連接數(shù)據(jù)庫服務器；
[0026]具體來說，所述的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備包括煙/風道擋板執(zhí)行器2、紅外線煙氣分析儀3、爐膛紅外監(jiān)視成像儀6、爐膛壓力計及壓力變送器7、溫度傳感器8、煙氣引風機變頻調節(jié)器9、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器10、空氣鼓風機變頻調節(jié)器11、空氣流量調節(jié)閥12、調風閥門13、空氣燃氣比例調節(jié)閥15、燃氣調節(jié)閥16、球閥17，其中所述的煙氣引風機變頻調節(jié)器9、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器10、空氣鼓風機變頻調節(jié)器各11通過一個變頻控制柜18與系統(tǒng)控制柜5連接。
[0027]上述在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備安裝在加熱爐I爐體各相應位置上，其中:
[0028]煙風道擋板執(zhí)行器2，用于執(zhí)行控制調節(jié)擋板開度，通過線纜與系統(tǒng)控制柜5之間進行控制信號和葉片開度位置信號的傳送；
[0029]紅外線煙氣分析儀3安裝在加熱爐I的煙囪煙罩上，用于煙氣的取樣及檢測煙氣組分、流量、溫度，并通過就地控制柜4將數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)控制柜5;
[0030]爐膛紅外監(jiān)視成像儀6安裝在加熱爐I爐膛上，用于監(jiān)視爐膛內部，通過線纜將信號傳送到工程師站19，爐膛壓力計及壓力變送器7、溫度傳感器8均安裝在加熱爐I上，用于檢測爐膛壓力與溫度，并各自將信號通過線纜傳送至系統(tǒng)控制柜5;
[0031]燃燒器14安裝在加熱爐爐I底板上，燃燒所需的空氣與燃氣分別由空氣流量調節(jié)閥12、調風閥門13、空氣燃氣比例調節(jié)閥15、燃氣調節(jié)閥16、球閥17及管線進行輸送，其中空氣流量調節(jié)閥12、燃氣調節(jié)閥16調節(jié)閥開度由系統(tǒng)控制柜5進行控制，調風閥門13、空氣燃氣比例調節(jié)閥15、球閥17提供手動調節(jié)空氣與燃氣的作用，空氣燃氣比例調節(jié)閥15的作用是保持空氣、燃氣的供給比例恒定。
[0032]煙氣引風機變頻調節(jié)器9、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器10、空氣鼓風機變頻調節(jié)器11安裝在爐側地面，分別與加熱爐I的煙風道連接，通過電纜與變頻控制柜18相連接，變頻控制柜18通過線纜與系統(tǒng)控制柜5連接。
[0033]在本實施例中，所述的系統(tǒng)控制柜5包括帶有A/D接口的智能終端控制器，所述的紅外線煙氣分析儀3、爐膛紅外監(jiān)視成像儀6、爐膛壓力計及壓力變送器7、溫度傳感器8直接或通過變送器連接智能終端控制器的A/D接口。工程師站19由多臺臺式電腦組成，通過線纜與系統(tǒng)控制柜5及監(jiān)控總機24連接，工程師站19的作用是一方面進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、運算、發(fā)布監(jiān)控指令，一方面向監(jiān)控總機傳送數(shù)據(jù)，接收控制指令，并通過運算向系統(tǒng)控制柜發(fā)布執(zhí)行控制指令。
[0034]所述的遠程終端設備包括遠程?(:(21、23)、？40(22)、手機(20)，遠程瀏覽不需要安裝客戶端軟件，只要有因特網(wǎng)的地方就可以看到現(xiàn)場情況，并且根據(jù)需要進行遠程干預。。
[0035]更優(yōu)地，所述的智能終端控制器以ZDRG-FX-40-4-2控制器為主控單元，現(xiàn)場的各種被測量參數(shù)，通過壓力、流量、溫度及02、C0、N0x、S02、濕度、粉塵等各種傳感器及變送器轉換成4-20mA.DC標準模擬信號，直接接入智能終端控制器。智能終端控制器將定時把所有測量值發(fā)送給工程師站19，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，以實際工程量值顯示在屏幕上。這些信號用來控制、數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)表格輸出等。
[0036]更優(yōu)地，所述的監(jiān)控總機設置有系統(tǒng)管理單元，還包括含有圖形化、集中化的人機交互系統(tǒng)。系統(tǒng)管理功能包括數(shù)據(jù)存儲和查詢、報警存儲合查詢、數(shù)據(jù)分析(報表)、操作追溯、數(shù)據(jù)庫交互、WEB服務、用戶集中管理、設備管理(事件提醒)等功能，并具有直觀的動態(tài)圖形化界面。通過監(jiān)控總機的人機交互系統(tǒng)，操作者可以方便的設定系統(tǒng)參數(shù)的控制、報警值，實現(xiàn)由本實用新型控制系統(tǒng)的全自動燃燒控制;也可以人為干預進行系統(tǒng)，將控制參數(shù)即時輸入，實現(xiàn)燃燒過程的手動控制。不論是預先設定的控制參數(shù)，還是人工干預輸入的控制參數(shù)，通過本實用新型控制系統(tǒng)運算處理后直接轉化為各執(zhí)行器的相應動作，如擋板葉片開度、閥門流量調整，電機轉速控制等。
[0037]更優(yōu)地，傳輸部分通過監(jiān)控總機24與互聯(lián)網(wǎng)連接，并通過網(wǎng)絡端口進行數(shù)據(jù)發(fā)布與聯(lián)機遠程監(jiān)控。所述的傳輸部分還包括局域網(wǎng)控制部分，所述的工程師站通過局域網(wǎng)控制部分連接監(jiān)控總機，可以通過WEB頁瀏覽器和wifi，觀察由監(jiān)控總機發(fā)布的監(jiān)控畫面。
[0038]本實用新型的工作原理是:
[0039]在加熱爐煙囪或煙道上設置在線煙氣分析儀，對煙氣的壓力、流量、溫度及02、C0、N0x、S02、濕度、粉塵等參數(shù)進行分析，并通過壓力傳送器或變送器、數(shù)據(jù)信號線連接智能終端控制器(智能RTU)，智能終端控制器對數(shù)據(jù)進行采集、分析、運算，并輸出控制、報警等信號。智能終端控制器通過PC人機界面互動控制、并通過互聯(lián)網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)、報警信息傳送至遠程用戶終端，用戶終端通過有線或無線接收信息，通過授權后的用戶終端也可與控制系統(tǒng)進行人機互動操作。
[0040]智能終端控制器將接收到的用戶指令或根據(jù)預先設置自動控制指令，進行分析、運算后，發(fā)出控制信號，控制各執(zhí)行器動作。在煙氣所有的參數(shù)中，以CO為控制變量，即采集分析煙氣中CO的含量，與系統(tǒng)設定值比較、運算，然后通過系統(tǒng)發(fā)出指令，對燃料量、助燃空氣量、爐膛壓力等進行調控，使燃燒接近理論配比燃燒，確保燃燒充分的情況下，減少過?？諝庀禂?shù)，從而提高燃料利用效率，并控制NO大量生成。
[0041]助燃空氣量的調節(jié)，依靠調整煙囪擋板和風道擋板的開度，其中，調節(jié)煙囪擋板開度可以調節(jié)爐膛壓力；爐膛壓力調整時，同步調節(jié)風道擋板開度，可以調節(jié)助燃空氣量及壓力。燃料量的調節(jié)，依靠調整燃料管線上的調節(jié)閥開度。
[0042]為適應多種用戶控制要求，可以從基于煙氣CO為控制變量控制方式切換到基于煙氣02為控制變量控制方式，并且不會造成加熱爐燃燒控制的負面作用。在基于煙氣CO為控制變量的加熱爐控制系統(tǒng)，提供報警模式，處理方式可以是由系統(tǒng)全自動控制調整參數(shù)，也可以由操作者選擇人工進行干預，手動調整參數(shù)。
[0043]由互聯(lián)網(wǎng)+MODBUS總線智能控制器及其控制軟件的技術路線，實現(xiàn)監(jiān)控過程互聯(lián)網(wǎng)交互。電腦、PAD、智能手機通過Internet可實現(xiàn)遠程調試主畫面、遠程專家診斷、遠程參數(shù)設定、遠程燒嘴調整、遠程參數(shù)分析、遠程傳感器及設備核查、點火程序監(jiān)督。
[0044]本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本實用新型構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
【主權項】
1.一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，包括現(xiàn)場執(zhí)行部分、現(xiàn)場控制部分、監(jiān)控總機、遠程控制部分、數(shù)據(jù)庫服務器、傳輸部分，所述的現(xiàn)場控制部分包括系統(tǒng)控制柜、與系統(tǒng)控制柜相連的變頻控制柜和工程師站;所述的現(xiàn)場執(zhí)行部分包括加熱爐、連接到系統(tǒng)控制柜的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備;所述的傳輸部分包括互聯(lián)網(wǎng)+MODBUS總線;所述的監(jiān)控總機包括由PC和組態(tài)軟件組成的總監(jiān)控系統(tǒng)，所述的遠程控制部分包括通過互聯(lián)網(wǎng)與總監(jiān)控系統(tǒng)連接的遠程終端設備;所述的監(jiān)控總機通過傳輸部分連接數(shù)據(jù)庫服務器，其特征在于: 所述的在線監(jiān)測和執(zhí)行控制設備包括煙/風道擋板執(zhí)行器、紅外線煙氣分析儀、爐膛紅外監(jiān)視成像儀、爐膛壓力計及壓力變送器、溫度傳感器、煙氣引風機變頻調節(jié)器、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器、空氣鼓風機變頻調節(jié)器、空氣流量調節(jié)閥、調風閥門、空氣燃氣比例調節(jié)閥、燃氣調節(jié)閥、球閥，其中所述的煙氣引風機變頻調節(jié)器、預熱器回轉電機變頻調節(jié)器、空氣鼓風機變頻調節(jié)器各通過一個變頻控制柜與系統(tǒng)控制柜連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)控制柜包括帶有A/D接口的智能終端控制器，所述的紅外線煙氣分析儀、爐膛紅外監(jiān)視成像儀、爐膛壓力計及壓力變送器、溫度傳感器的直接或通過變送器連接智能終端控制器的A/D接口。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的遠程終端設備包括遠程PC、PAD、手機。4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的智能終端控制器以ZDRG-FX-40-4-2控制器為主控單元。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的監(jiān)控總機設置有系統(tǒng)管理單元，還包括含有圖形化、集中化的人機交互系統(tǒng)。6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳輸部分還包括局域網(wǎng)控制部分，所述的工程師站通過局域網(wǎng)控制部分連接監(jiān)控總機。7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外線煙氣分析儀安裝在所述加熱爐的煙囪煙罩上。8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述爐膛紅外監(jiān)視成像儀安裝在所述加熱爐爐膛上。9.根據(jù)權利要求1所述的一種基于煙氣CO為控制變量的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于:所述燃燒器安裝在加熱爐爐底，分別由所述空氣流量調節(jié)閥、調風閥門、空氣燃氣比例調節(jié)閥、燃氣調節(jié)閥、球閥用管線連接形成燃燒器所需的空氣與燃氣輸送通道。
【文檔編號】F23N5/00GK205579626SQ201620217904
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】游述懷, 周海明, 羅映波
【申請人】岳陽鐘鼎熱工電磁科技有限公司