炉中的单独的燃烧器的监测和控制制造技术

一种适合于监测炉(1)中的各个单独的燃烧器(224)的燃烧的监测和控制装置(220)。其包括至少一个激光器(221)和至少一个检测器(222)，激光器(221)用于提供穿过炉(1)中的燃烧器(224)的火焰的光束(223)，检测器(222)用于在光束(223)穿过/靠近火焰之后检测光束(223)。监测信号被传送至电子单元(215)，其计算用于该燃烧器(224)的最佳条件。电子单元(215)然后促使控制单元(214)调整各个单独的燃烧器(224)的燃料、主空气和辅助空气的供给，以产生一种减少了所释放的排放的量的更高效的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】炉中的单独的燃烧器的监测和控制相关串请的交叉引用本申请涉及由相同专利技术人Michael Tanca于与本申请相同的(申请)日期提交的名称为“烟道气的光学监测和控制(OPTICAL FLUE GAS MONITOR AND CONTROL) ”的共同待决的美国专利申请。本申请结合了以上所引用的申请，就如其在本文中以其整体阐述一样。
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及燃煤型燃烧系统，且更具体地说涉及用于精确评估燃煤型燃烧系统的系统性能的燃烧监测系统。2.相关技术描述 在各种燃煤型燃烧系统中，燃烧系统中的燃烧受到定位在炉后部的测量器件的监测。典型地，这是氧传感器。这种测量器件提供了用于控制燃烧系统中的燃烧的反馈信号。虽然这种系统对于控制炉中的集合燃烧而言良好地工作，但是这种系统并不负责监测和控制燃烧室中不同的燃烧器处的燃烧。因此，某些燃烧器可能工作在最佳水平，而一个或多个燃烧器工作性能较差。这将导致低于最佳的性能。识别燃烧室中的操作不良的特定燃烧器或位置并且只调整与该位置相关的器件将是有利的。额外的测量器件提供了额外的性能，然而，在燃烧室中具有大量的测量器件是不可行的。难以测量单独的燃烧器的性能。另外，较差的控制可能是由于测量器件的较差的灵敏度而引起的。具有更精确的测量器件将是有利的。因而，所需要的是用于遍及与锅炉燃烧系统相关联的取样区域对单独的燃烧器进行精确测量的方法和装置。这种测量优选地提供了改进的控制，因而导致了改进的效率。专利技术概要描述了一种燃烧器效率系统(200)，其用于调整切向燃烧炉(I)的单独的燃烧器(224)的操作。其包括适合于接收光束(223)并提供与所接收的光束(223)相对应的电信号的检测器(222)。其包括定位成以便产生光束(223)的光源(221)，光束穿过取样区域(8)并与刚好位于从单独的燃烧器(224)中所发出的火焰上方的迹线(42)相交叉，并冲击在检测器(223)上。电子单元(214)适合于接收由检测器(222)产生的信号，并识别光源(221)和检测器(222)之间的材料的至少一个物理特性。电子单元(214)产生调整信号，其指示应该进行调整的单独的燃烧器的参数，以优化该单独的燃烧器(224)的操作。某些可调整的参数是进入炉(I)中的辅助气流速率、进入炉(I)中的主气流速率、以及进入炉(I)中的燃料流速率。其还可体现为一种装置(200)，其用于监测来自炉(I)的烟道气中的至少一种成分的特性，该装置具有光学监测系统(220)，其包括至少一个适合于提供光束(223)的光源(221)，该光束穿过基本上由炉(I)的单个燃烧器(224)所产生的烟道气。其包括至少一个检测器(222)，该检测器适合于检测光束(223)并将监测信号提供给电子单元(215)。电子单元(215)设置为以便评估取样区域中的至少一种成分的特性，并产生调整信号，以调整所述炉(I)的操作。其还可体现为一种方法，该方法用于调整切向燃烧炉(I)的单独的燃烧器(224)的操作。步骤包括产生光束(223)，其穿过取样区域(8)并与从单独的燃烧器(224)中所发出的火焰的迹线(42)相交叉，并且冲击在检测器(223)上。光束(223)在检测器处被感测，以便产生与所接收的光束(223)相对应的电信号。从所产生的电信号中识别出取样区域(8)中的材料的至少一个物理特性。 所识别的物理特性同预定的期望水平进行比较。从该比较中计算出对一组燃烧器参数的调整量(adjustment)，其将造成所识别的物理特性朝着预定的期望水平进行调整。单独的燃烧器的燃烧器参数根据所计算的调整量来进行调整，以便优化单独的燃烧器(224)的操作。图纸简要说明在说明书的结论部分处的权利要求中特别指出并明确申明了被视为本专利技术的主题。从以下结合附图所得的详细说明中，本专利技术的前述及其它特征和优势显而易见，其中图I描绘了现有技术的炉的横截面示意图；图2描绘了现有技术的燃烧监测系统的平面图；图3描绘了根据本专利技术的炉的一个实施例的横截面示意图；图4描绘了根据本专利技术的燃烧监测系统的一个实施例的平面图。本专利技术的详细说明公开了一种用于对燃烧系统的燃烧条件、烟道气成分提供精确监测并基于该监测而控制燃烧系统的方法和装置。在这里提供的各种非限制性的实施例中，燃烧系统是燃烧固体燃料、气体燃料或液体燃料的燃烧系统。燃烧系统可以是组合的炉和锅炉或蒸汽发生器。然而，本领域中的技术人员将认识到，所提供的实施例仅仅是说明性的，而非本专利技术的限制。本方法和装置利用了光学检测系统。这里提供的光学信号发送和检测系统被简单地称为“监测系统”。通常，监测系统包括用于执行各种相关功能的各种构件。这些构件可包括多个激光器、多个传感器、控制单元、计算机构件、软件(即，储存在机器可读介质上的机器可执行指令)、信号发送器件、马达操作的控制器、至少一个电源以及其它这种构件。监测系统为与取样区域相关的至少一种气体成分提供了多个测量。该多个测量提供了尤其是取样区域中的气体成分一例如与燃烧器(即喷嘴)相关的气体成分一的测量。这些测量可在多个位置通过使用激光技术来执行，因而为燃料燃烧提供了局部化的更具响应性的测量。当然，监测系统还可被视为一种控制系统。更具体地说，来自监测系统的测量数据可用于控制燃烧系统的各个方面。因此，至少出于这个原因，监测系统可被认为是一种控制系统或至少是控制系统的一部分。现在转到附图说明图1，其显示了现有技术的炉I的侧视图。炉I包括监测系统120。在这个基本的示例中，监测系统120包括多个光源121，其可以是激光器。光源121提供了光束123，其受到相对应的多个检测器122的检测。检测器122联接在电子单元115上，以便提供所接收的光学信号的特征。电子单元115提供了对光源121和相对应的检测器122之间的取样区域8的物理方面的评估。这些物理方面可包括气体成分的组成或丰度(abundance)。这种评估可利用本领域中已知的技术来执行。转到图2，显示了现有技术的监测系统120的另外的方面。在这个示例中，监测系统120具有多个光源121和多个检测器122。光源121形成光束123的栅格。光束123受到检测器122的检测。如图所示，光束123以栅格模式与相交的光束对准。各个燃烧器124位于燃料供给、主空气供给和辅助空气供给(分别是图I的105，106，107)的下游，并为燃烧室(图I的2)提供燃料和空气的混合物。 术语“取样区域”8指燃烧室2中受到监测系统120监测的部分。图2中所示的现有技术的排列显示了多个壁式安装的燃烧器24，其如图中所描绘的那样以栅格排列提供燃烧。类似地，以相似的方式设置多个激光器121和检测器122。因为各个喷嘴24的火焰交迭，所以检测器系统120不能检测各个单独的燃烧器24的功能。因此，任何调整都必须针对整个系统进行，影响所有燃烧器24。没有能力来监测和调整单独的燃烧器24。图3描绘了根据本专利技术的炉I的一个实施例的横截面示意图。与现有技术相反，炉I包括多个监测系统220，其各用于监测单独的燃烧器224。其还包括多个控制单元224，与现有技术相反，所述多个控制单元为各个单独的燃烧器224控制辅助空气供给207，以及可选地控制燃料供给205以及主空气供给206。各个监测系统220包括至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.21 US 12/5451221.一种用于调整切向燃烧炉(I)的単独的燃烧器(224)的操作的燃烧器效率系统(200)，包括 检测器(222)，其适合于接收光束(223)以及提供与所接收的所述光束(223)相对应的电信号； 光源(221)，其定位成以便产生光束(223)，该光束穿过取样区域(8)并与从単独的燃烧器(224)中所发出的单个火焰的迹线(42)相交叉，并冲击在所述检测器(223)上； 电子单元(214)，其适合于接收由所述检测器(222)产生的信号，并识别所述光源(221)和所述检测器(222)之间的材料的至少ー个物理特性，并且产生调整信号，该调整信 号指示所述单独的燃烧器的应受调整以优化该单独的燃烧器(224)的操作的參数。2.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，所述參数选自由以下參数组成的參数组 进入所述炉(I)中的辅助空气流速， 进入所述炉(I)中的主空气流速，和 进入所述炉(I)中的燃料流速。3.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，还包括 辅助空气供给(207)，其用于为所述炉(I)提供额外的燃烧空气； 控制单元(214)，其联接在所述电子単元(215)上且联接在所述辅助空气供给上，适合于基于所述电子単元(215)所提供的调整信号而调整提供给所述燃烧器(224)的空气的量。4.根据权利要求3所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，还包括 联接在所述控制単元(214)上的燃料供给(105)，所述燃料供给适合于为所述炉(I)提供固体燃料颗粒； 联接在所述控制単元(214)上的主空气供给(206)，所述主空气供给适合于提供空气，以夹带固体燃料颗粒，并将它们携带至所述炉(I)中；且 其中，所述控制単元还适合于调整所述燃料供给(205)和主空气供给(206)，以便基于接收自电子単元(215)的调整信号而调整提供给所述炉(I)的燃料颗粒和主空气的量。5.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，所述光源(221)是激光器，并且所述检测器(222)适合于感测激光。6.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，被识别的所述物理特性包括由以下物理特性组成的组中的ー个 温度、氧气(O2)浓度、一氧化碳(CO)浓度、ニ氧化碳(CO2)浓度、水蒸气浓度、ニ氧化硫(SO2)浓度、三氧化硫(SO3)浓度、ニ氧化氮(NO2)浓度、三氧化氮(NO3)浓度、汞(Hg)浓度、未燃烧的碳氢化合物浓度和未燃烧的燃料浓度。7.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，所述光束(223)在交点(45)处与所述火焰迹线(42)相交叉。8.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在干，从所述交点(45)至其相对应的燃烧器(224)的距离对于所有燃烧器(224)都是相同的。9.根据权利要求I所述的燃烧器效率系统(200)，其特征在于，在所述炉(I)的多个高度上存在多个燃烧器(224)，并且存在多个光源(221)，它们各定位成产生光束(223)，光束(223)与从单个燃烧器(224)中所发出的火焰的迹线(42)相交叉...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·坦卡，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：