一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统及方法，属于燃烧监控技术领域。本发明专利技术在反应炉烟气总管上开孔布置气体取样点，气体取样点连接烟气取气管，烟气取气管将采集来的烟气输送给烟气分析仪，所述烟气分析仪在线监测燃烧产生的烟气中CO2、CO含量，烟气分析仪将数据传送给数据采集处理系统。本发明专利技术通过烟气中CO2及CO相关性耦合机理关系，监测烟气中CO及CO2组分的含量，指导控制空气及煤气的配比(空燃比)，能够实现燃烧优化、节能减排、安全生产的效果。安全生产的效果。安全生产的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统及方法


[0001]本专利技术涉及燃烧监控
，特别涉及一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统及方法。

技术介绍

[0002]炉窑燃烧控制问题一直是世界性难题，国外普遍基于物料平衡和能量平衡的复杂数学模型，而我国基本思路是采用先进的控制理论技术作为实现控制的方法。由于控制思想、方法和数学模型复杂、实施难度大、对现场条件要求苛刻和严重偏离现场实际情况等原因，很难使燃烧运行达到最佳，燃烧控制基本依靠操作人员经验手工操作，由于煤气热值波动较大，操作员手动不好控制，造成炉窑煤气消耗增大，温度参数控制不佳，燃烧不充分使有害物排放增加，污染环境且浪费自然资源。
[0003]通过对炉窑燃烧后产生的烟气相关成分进行监测可以反映燃烧效果，并指导燃烧优化调节。传统的监测方法以监测烟气含氧量为主，通过控制燃烧产生烟气中的含氧量，实现燃烧优化效果。如中国专利号CN 107152695 A，专利名称为：基于多参量检测的加热炉可视化燃烧控制系统及控制方法；该申请案包括用于在线精密检测烟气中CO含量的CO分析仪、用于在线检测炉膛内O2含量的O2分析仪、可视化监测装置、压力传感器、变频器、引风机、驱动器、风门挡板以及与CO分析仪、O2分析仪、压力传感器闭环控制连接的DCS控制系统，DCS控制系统优化调整加热炉燃烧状态。该申请案既是一种监测烟气中CO、O2含量的燃烧控制方案。
[0004]中国专利号CN 104180392 A，专利名称为：一种用于锅炉全自动燃烧控制装置；该申请案包括烟囱中CO/CO2含量探测及设定装置、计算机控制中心、机械通风机及其调节控制装置以及燃烧添加和控制装置，该申请案根据CO和CO2含量判断燃料和空气量，但该申请案依据的CO和CO2含量控制机理相对简单，并不能进行高效的燃烧控制。

技术实现思路

[0005]1.专利技术要解决的技术问题
[0006]为了优化炉窑燃烧控制，本专利技术提供了一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统及方法；本专利技术通过烟气中CO2及CO相关性耦合机理关系，指导燃烧优化控制，能够实现燃烧优化、节能减排、安全生产的效果。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0009]本专利技术的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，包括反应炉、空煤气供风系统和燃烧系统，还包括烟气分析仪和数据采集处理系统；所述的反应炉连接烟气总管，烟气总管上开孔布置气体取样点，气体取样点连接烟气取气管，烟气取气管将采集来的烟气输送给烟气分析仪，所述烟气分析仪在线监测燃烧产生的烟气中CO2、CO含量，
烟气分析仪将数据传送给数据采集处理系统。
[0010]更进一步地，所述的空煤气供风系统包括煤气支管和空气支管，煤气支管和空气支管送入煤气、空气按比例在烧嘴混合，送入反应炉燃烧；所述煤气支管上设置第一调节阀和第一流量计；所述空气支管上设置第二调节阀和第二流量计。
[0011]更进一步地，所述的第一流量计、第二流量计连接数据采集处理系统，数据采集处理系统控制第一调节阀、第二调节阀动作。
[0012]更进一步地，在各加热段的煤气支管上均设置第一调节阀和第一流量计；在各加热段的空气支管上均设置第二调节阀和第二流量计。
[0013]更进一步地，所述的气体取样点设置气体取样枪，气体取样枪连通烟气取气管。
[0014]更进一步地，所述的气体取样枪插入深度为管道直径1/4处或者100mm，气体取样枪内设置不锈钢过滤网。
[0015]更进一步地，所述的第一调节阀、第二调节阀采用电动调节阀。
[0016]本专利技术的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控方法，利用所述的监控系统，监测烟气中CO及CO2组分的含量，指导控制空气及煤气的配比，实现优化燃烧。
[0017]本专利技术的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控方法，具体步骤为：
[0018](1)利用烟气分析仪实时采集烟气中CO和CO2含量，当CO含量≦X时执行步骤(2)，当CO含量>X时执行步骤(5)；
[0019](2)调整空燃比降低1％，等待观察一段时间，执行步骤(3)；
[0020](3)CO2变化量≧0，或CO变化量≧0且CO≦X时，回到步骤(2)；否则执行步骤(4)；
[0021](4)等待一段时间，回到步骤(1)；
[0022](5)调整空燃比增加1％，等待观察一段时间，执行步骤(6)；
[0023](6)CO2变化量≧0，或CO变化量≦0且CO>X时，回到步骤(5)；否则执行步骤(4)。
[0024]更进一步地，CO设定值X通过CO2的含量变化情况动态调整确定，对应关系如下：当CO2的含量≧15％时，CO设定值X取100ppm；当10％≦CO2的含量<15％时，CO设定值X取70ppm；当CO2的含量<10％时，CO设定值X取30ppm。
[0025]3.有益效果
[0026]采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0027]煤气燃烧后产物主要为CO2等，当CO2含量相对较高且CO含量相对较低时，可以认为燃烧处于最优状态，本专利技术的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控方法，通过烟气中CO2及CO相关性耦合机理关系，依据CO2及CO监测值的相对变化量指导燃烧优化控制，建立一套可靠的燃烧控制方法，可有效排除煤气成分波动、助燃风含氧量变化，系统漏风，分析仪线性漂移等因素影响，实现燃烧优化、节能减排、安全生产效果。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的燃气炉窑燃烧监控系统的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术的燃气炉窑燃烧监控方法的控制逻辑图。
[0030]示意图中的标号说明：
[0031]1、反应炉；2、烧嘴；3、煤气支管；4、第一调节阀；5、第一流量计；6、空气支管；7、第二调节阀；8、第二流量计；9、煤气总管；10、空气总管；11、烟气总管；12、烟囱；13、烟气取气
管；14、气体取样点。
具体实施方式
[0032]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。
[0033]实施例1
[0034]结合图1，本实施例的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，主要由反应炉1炉体、空煤气供风系统、燃烧系统(炉膛内布置有若干空煤气烧嘴)、排烟系统、烟气分析仪、数据采集处理系统等组成。所述的反应炉1主要保证煤气在其中充分燃烧，加热炉内物料，炉膛温度应该控制在1000～1300℃。轧钢加热炉、热处理炉等是其中一种。
[0035]通过煤气支管3、空气支管6送入的煤气、空气按比例在烧嘴2混合，送入燃烧反应炉1燃烧，加热物料。在各加热段的煤气支管3上均设置第一调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，包括反应炉(1)、空煤气供风系统和燃烧系统，其特征在于：还包括烟气分析仪和数据采集处理系统；所述的反应炉(1)连接烟气总管(11)，烟气总管(11)上开孔布置气体取样点(14)，气体取样点(14)连接烟气取气管(13)，烟气取气管(13)将采集来的烟气输送给烟气分析仪，所述烟气分析仪在线监测燃烧产生的烟气中CO2、CO含量，烟气分析仪将数据传送给数据采集处理系统。2.根据权利要求1所述的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，其特征在于：所述的空煤气供风系统包括煤气支管(3)和空气支管(6)，煤气支管(3)和空气支管(6)送入煤气、空气按比例在烧嘴(2)混合，送入反应炉(1)燃烧；所述煤气支管(3)上设置第一调节阀(4)和第一流量计(5)；所述空气支管(6)上设置第二调节阀(7)和第二流量计(8)。3.根据权利要求2所述的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，其特征在于：所述的第一流量计(5)、第二流量计(8)连接数据采集处理系统，数据采集处理系统控制第一调节阀(4)、第二调节阀(7)动作。4.根据权利要求3所述的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，其特征在于：在各加热段的煤气支管(3)上均设置第一调节阀(4)和第一流量计(5)；在各加热段的空气支管(6)上均设置第二调节阀(7)和第二流量计(8)。5.根据权利要求4所述的一种基于CO2及CO耦合控制机理的燃气炉窑燃烧监控系统，其特征在于：所述的气体取样点(14)设置气体取样枪，气体取样枪连通烟气取气管(13)。6.根据权利要求5所述的一种基于CO2及CO耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周劲军，张停，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：