一种燃气加热炉空燃比优化控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，属于工业控制领域。解决加热炉容易造成能源浪费的问题。包括数据输入模块，数据采集模块，残氧量计算模块，变频器频率计算模块；数据输入模块用于系统参数设置及数据校正模块参数设置，数据采集模块用于将接收到的系统参数，数据校正模块参数以及采集数据发送至残氧量计算模块；残氧量计算模块用于根据系统参数，数据校正模块参数和现场采集数据，在确定当前室内温度和燃气管道流量条件下，通过公式(1)和公式(2)，确定烟气中的含氧量和理想空燃比；变频器频率计算模块用于根据烟气中的含氧量和理想空燃比，通过公式(3)，确定燃气管道的阀门开度与鼓风机频率的对应关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压缩空气供给与工业过程控制领域，更具体的涉及一种燃气加热炉空燃比优化控制系统。
技术介绍
加热炉的目标群体广泛，有锅炉、冶炼炉、熔炉、热处理等领域。和热能有关的行业，燃烧系统是必不可少的。中国加热炉
历史发展相对于欧洲等工业发达地区相对较短，有五至六年时间，生命力旺盛，市场处于上升期，生产稳定增长；加之国民和政府对环保的关注，加热炉的设计主要趋向于提高加热炉燃烧效率。燃烧控制过程是一个典型的复杂工业过程，燃烧对象彼此间的特性有很大的差异，但他们的控制目标是一致的：最佳燃烧，在满足动力性的前提条件下，追求最佳经济效益与最低污染量排放。在实际操作过程中，烟气含氧量决定了燃烧品质。太小的过剩空气系数使得燃料不能够完全燃烧，这样便会浪费燃料，而且炉内的传热也不好，燃烧产物会冒出黑烟，污染空气；反之，如果过剩空气系数太大，由于进入炉膛内的空气量过多，便会从炉内带走大量的热量，致使炉膛温度下降，而且由于烟气中的空气量过多，排走的空气温度较高，浪费能源。目前，加热炉的空燃比控制大多为连杆控制方式，即燃气管道的阀门开度与空气燃气管道的阀门开度成比例联动控制，这种控制方式只能在某一固定工作点达到燃料的最佳燃烧，而当工况发上改变时，会导致空燃比偏离最佳值。综上所述，现有加热炉的空燃比存在燃气流量和空气流量比值控制困难，容易造成能源浪费的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，可以解决现有加热炉的空燃比存在燃气流量和空气流量比值控制困难，容易造成能源浪费的问题。本专利技术实施例提供一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，包括数据输入模块，数据采集模块，残氧量计算模块，变频器频率计算模块，数据校正模块；所述数据输入模块用于系统参数设置及数据校正模块参数设置，并将所述系统参数和所述数据校正模块参数发送至所述数据采集模块；其中，所述数据校正模块参数包括燃气管道的阀门开度、鼓风机频率；所述数据采集模块用于将接收到的所述系统参数，所述数据校正模块参数以及现场采集数据发送至残氧量计算模块；其中，所述现场采集数据包括当前燃烧室内温度、燃气管道流量、空气流量；所述残氧量计算模块用于根据所述系统参数，所述数据校正模块参数和所述现场采集数据，在确定所述当前室内温度和所述燃气管道流量条件下，通过公式(1)和公式(2)，确定烟气中的含氧量和理想空燃比；所述变频器频率计算模块用于根据所述烟气中的含氧量和所述理想空燃比，通过公式(3)，确定所述燃气管道的阀门开度与所述鼓风机频率的对应关系；公式(1)如下所示：[O2]=21%(QV-QT×GV)QV+(QFT-QT)×GV]]>公式(2)如下所示：k=QFT[O2]21%-[O2]+QT]]>公式(3)如下所示：f=fe2gP2Sk2+ξkk2Qr22gPeSk2]]>其中，QT为理论空气量，QFT为理论烟气容积，QV为鼓风机总送风量，GV为燃气管道流量，Vm为气体摩尔体积，[O2]为烟气含氧量，k为空燃比，f为鼓风机给定频率，fe为鼓风机额定频率，P2为实际出口压力，Sk为燃气管道横截面积，ξk为燃气管道的阀门阻尼系数，Qr为燃气流量，Pe鼓风机额定功率，g为重力加速度。优选地，还包括数据输出模块；所述数据输出模块用于将所述燃气管道的阀门开度与所述鼓风机频率的对应关系发送至所述数据输入模块。所述数据输入模块用于存储所述燃气管道的阀门开度与所述鼓风机频率的对应关系。优选地，所述校正模块用于根据氧化锆测量仪测定的烟气氧含量，确定调节所述燃气管道的阀门开度，并通过多组实验，利用最小二乘法对所述燃气管道的阀门开度与所述鼓风机频率的对应关系进行参数辨识；所述参数辨识通过公式(4)确定：f2=m(ξkk2Qr2)+n]]>其中，m，n为待辨识的参数。本专利技术实施例，提供了一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，在不改变工业生产中原有连杆控制装置的基础上，加入变频器控制鼓风机的频率，通过对气体流量以及燃烧过程的精确建模，实现燃烧过程空气流量和空燃比的优化控制，达到优化燃烧、从而达到节约能源的目的。解决了现有加热炉的空燃比存在燃气流量和空气流量比值控制困难，容易造成能源浪费的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供了一种燃气加热炉空燃比优化控制系统结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种燃气加热炉空燃比优化控制系统。如图1所示，本专利技术实施例所提供的一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，主要包括：数据输入模块101，数据采集模块103，残氧量计算模块104，变频器频率计算模块105，数据校正模块102。具体地，数据输入模块101用于设置系统参数以及数据校正模块102参数设置。其中，系统参数包括用户密码、系统时间、燃气成分，语言，变频器参数，数据校正模块102参数包括燃气管道的阀门开度，鼓风机频率和点数设置；进一步地，数据输入模块101将设置好的参数发送至数据采集模块103。数据采集模块103用于将接收的系统参数，数据校正模块102参数以及现场采集数据发送至残氧量计算模块104；其中，现场采集数据包括当前燃烧室内温度、燃气管道流量和空气流量等。进一步地，数据采集模块103将上述数据发送至残氧量计算模块104。所述残氧量计算模块104用于根据系统参数，数据校正模块102参数和现场采集数据，在确定当前室内温度和燃气管道流量条件下，对烟气含氧量进行软测量，并通过公式(1)和公式(2)，确定烟气中的含氧量和理想空燃比。具体地，公式(1)如下所示：[O2]=21%(QV-QT×GV)QV+(QFT-QT)×GV---(1)]]>公式(2)如下所示：k=QFT[O2]21%-[O2]+QT---(2)]]>需要说明的是，上述公式(1)中，QT为理论空气量；QFT为理论烟气容积；QV为鼓风机总送风量；GV为然气管道流量。在实际应用中，假设1m3天然气完全燃烧所需的理论空气量QT可以通过公式(4)确定：QT=(83Cy+Sy+8Hy+8x7(78%QVVm×28+Ny100)x-Qy)100×32×Vm÷21%---(5)]]>在实际应用中，燃烧后的烟气主要包括下列废气：N2、CO2、SO2、H2O、NOx，其中，上述废气分别可以通过下列公式确定：VN2=(1-x)(78%QV+Ny100×28×Vm)---(6)]]>VRO2=Cy12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，其特征在于：包括数据输入模块，数据采集模块，残氧量计算模块，变频器频率计算模块，数据校正模块；所述数据输入模块用于系统参数设置及数据校正模块参数设置，并将所述系统参数和所述数据校正模块参数发送至所述数据采集模块；其中，所述数据校正模块参数包括燃气管道的阀门开度、鼓风机频率；所述数据采集模块用于将接收到的所述系统参数，所述数据校正模块参数以及现场采集数据发送至残氧量计算模块；其中，所述现场采集数据包括当前燃烧室内温度、燃气管道流量；所述残氧量计算模块用于根据所述系统参数，所述数据校正模块参数和所述现场采集数据，在确定所述当前室内温度和所述燃气管道流量条件下，通过公式(1)和公式(2)，确定烟气中的含氧量和理想空燃比；所述变频器频率计算模块用于根据所述烟气中的含氧量和所述理想空燃比，通过公式(3)，确定所述燃气管道的阀门开度与所述鼓风机频率的对应关系；公式(1)如下所示：[O2]=21%(QV-QT×GV)QV+(QFT-QT)×GV]]>公式(2)如下所示：k=QFT[O2]21%-[O2]+QT]]>公式(3)如下所示：f=fe2gP2Sk2+ξkk2Qr22gPeSk2]]>其中，QT为理论空气量，QFT为理论烟气容积，QV为鼓风机总送风量，GV为燃气管道流量，Vm为气体摩尔体积，[O2]为烟气含氧量，k为空燃比，f为鼓风机给定频率，fe为鼓风机额定频率，P2为实际出口压力，Sk为燃气管道横截面积，ξk为燃气管道的阀门阻尼系数，Qr为燃气流量，Pe鼓风机额定功率，g为重力加速度。...

【技术特征摘要】
1.一种燃气加热炉空燃比优化控制系统，其特征在于：包括数据输入模块，数据采集模块，残氧量计算模块，变频器频率计算模块，数据校正模块；所述数据输入模块用于系统参数设置及数据校正模块参数设置，并将所述系统参数和所述数据校正模块参数发送至所述数据采集模块；其中，所述数据校正模块参数包括燃气管道的阀门开度、鼓风机频率；所述数据采集模块用于将接收到的所述系统参数，所述数据校正模块参数以及现场采集数据发送至残氧量计算模块；其中，所述现场采集数据包括当前燃烧室内温度、燃气管道流量；所述残氧量计算模块用于根据所述系统参数，所述数据校正模块参数和所述现场采集数据，在确定所述当前室内温度和所述燃气管道流量条件下，通过公式(1)和公式(2)，确定烟气中的含氧量和理想空燃比；所述变频器频率计算模块用于根据所述烟气中的含氧量和所述理想空燃比，通过公式(3)，确定所述燃气管道的阀门开度与所述鼓风机频率的对应关系；公式(1)如下所示：[O2]=21%(QV-QT×GV)QV+(QFT-QT)×GV]]>公式(2)如下所示：k=QFT[O2]...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江华，谭树彬，饶润文，孙风川，易明杰，邱菊，
申请(专利权)人：深圳德尔科机电环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44