三回程导烟管锅炉及其控制方法与流程

本发明属于锅炉，具体涉及三回程导烟管锅炉及其控制方法。

背景技术：

1、三回程锅炉是指烟火管锅炉的烟气流程为三回程，火焰高温烟气从炉胆前流向后部形成第一回程。烟气折入烟管从后向前进入前烟箱形成第二回程。从前烟箱向后经烟管流向后烟箱烟囱是第三回程。这样的也称为三反锅炉。

2、经过检索发现，在授权公告号为“cn 204757349”的中国专利中公开了“一种卧式内燃三回程燃气热水锅炉，它包括锅壳和回燃室，在回燃室中设置有回燃室前管板，回燃室前管板上固定二回程烟管的一端，二回程烟管的另一端与前烟箱连通，二回程烟管的中间部分位于锅壳中，其特征是回燃室前管板的左立面位于锅壳内，回燃室前管板的右立面位于回燃室内；在回燃室前管板的右立面上设置有耐高温不锈钢抓钩，在回燃室前管板的右立面和耐高温不锈钢抓钩上设置有沥青层，在沥青层上设置有高温耐火可塑料层；在回燃室前管板左立面上设置有下部贯通的导流罩，导流罩罩在二回程烟管端部外侧，导流罩顶部设置有回水口，回水口通过独立通道与回水管座连通。该结构能有效防止回燃室前管板出现裂纹、二回程烟管爆管”。

3、但是上述技术方案在使用时，其不具备空预功能，锅炉前侧的空气为正常空气，无法对锅炉前空气进行预热，不能够起到助燃的效果，而且无法提高过滤燃烧效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供三回程导烟管锅炉及其控制方法，旨在解决现有技术中的锅炉在使用时，其不具备空预功能，锅炉前侧的空气为正常空气，无法对锅炉前空气进行预热，不能够起到助燃的效果，而且无法提高过滤燃烧效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、三回程导烟管锅炉，包括：

4、锅炉壳体；

5、波纹内胆，设置于所述锅炉壳体内；

6、燃烧器主体，固定于所述锅炉壳体的一侧端并与所述波纹内胆连通；

7、导烟管，其一端固定于所述波纹内胆的尾部；

8、后烟箱，固定于所述锅炉壳体的一侧端拐角处；

9、余热收集箱，包裹于所述后烟箱的底部拐角处；

10、换气孔，其设有多个，均开设于所述余热收集箱的顶部；

11、气泵，固定设置于所述锅炉壳体的下侧；

12、进气管，其一端与所述气泵的进风口连接，另一端与所述余热收集箱的底部连通；以及

13、出气管，其一端与所述气泵的出风口连接。

14、作为本发明一种优选的方案，所述锅炉壳体的一侧端固定有前烟箱，所述锅炉壳体内设有二回程烟管和三回程烟管，所述二回程烟管的一端与所述导烟管连通，所述二回程烟管的另一端贯穿至所述前烟箱内，所述三回程烟管的一端贯穿至所述前烟箱，所述三回程烟管的另一端贯穿至所述后烟箱内。

15、作为本发明一种优选的方案，所述二回程烟管和三回程烟管均设有两个，两个所述二回程烟管均为螺纹管，两个所述三回程烟管均为光管。

16、作为本发明一种优选的方案，所述进气管的中部贯穿至所述锅炉壳体内并延伸向外与所述余热收集箱连接。

17、作为本发明一种优选的方案，所述锅炉壳体的底部固定有底板，所述气泵固定于所述底板的底壁上。

18、作为本发明一种优选的方案，所述底板的一侧端开设有放置口，所述出气管远离所述气泵的一端固定有喇叭管，所述喇叭管位于所述放置口内。

19、作为本发明一种优选的方案，所述前烟箱的一侧端固定设置有多个均匀分布的第一散热鳍片，所述后烟箱的一拐角处表面固定设置有多个均匀分布的第二散热鳍片，多个所述第二散热鳍片均位于所述余热收集箱内。

20、作为本发明一种优选的方案，所述后烟箱内固定设置有冷凝器，所述后烟箱的顶部固定有烟囱，所述烟囱的底部贯穿至所述后烟箱内并与所述冷凝器连接。

21、作为本发明一种优选的方案，所述锅炉壳体的顶部固定设置有温度计量表，所述波纹内胆的底部固定有两个支撑架。

22、一种三回程导烟管锅炉的控制方法，包括如下步骤：

23、s1、第一回程：首先将燃料经燃烧器主体燃烧雾化后，形成的火炬充满在波纹内胆内，此时波纹内胆内产生的高温烟气会经波纹内胆内前部流向后部，完成第一回程；

24、s2、第二回程：然后通过导烟管排入二回程烟管内，经对流换热后，烟气温度逐渐降低，进入前烟箱内，完成第二回程；

25、s3、第三回程：此时，烟气在前烟箱内转向，进入三回程烟管内，经换热后，烟气从三回程烟管排入后烟箱内，烟气在后烟箱内经过冷凝器冷凝，然后通过烟囱排出，最后排入大气，完成第三回程；

26、s4、空预：启动气泵，此时后烟箱散出的热量部分会被收集于余热收集箱内，将余热收集箱内空气加热，气泵启动通过进气管集气，进气管的一端将余热收集箱内携带热量的热空气抽出，并从出气管的一端喷出，余热收集箱内通过换气孔进入新的空气，出气管喷出携带热量的热空气通过喇叭管会喷至燃烧器主体的进气处，对锅炉壳体前进气处的空气进行预热，助燃空气，以提高锅炉燃烧效率。

27、作为进一步改进，神经网络用于实时调整导烟管温度，以最小化烟气产生的热量损失，通过不断学习系统的运行状态和性能，神经网络可以智能地调整参数，提高锅炉的效率和能耗利用；具体过程为：

28、步骤1.在锅炉系统中，收集关键参数的实时数据，包括燃烧器输出功率、导烟管温度、波纹内胆内部温度；这些数据将用于训练和验证神经网络；

29、神经网络输入量：

30、燃烧器输出功率：这是锅炉系统中一个关键的参数，表示燃烧器的工作功率；

31、导烟管温度：导烟管的温度是影响锅炉效率的重要因素，使用温度传感器来实时监测导烟管温度；

32、波纹内胆内部温度：波纹内胆内的温度也是一个关键参数，可以通过温度传感器直接获取；

33、系统负载：表示锅炉当前的工作负荷，可以通过监测锅炉所连接系统的需求来获取；

34、神经网络输出量：

35、导烟管温度调整量：神经网络的输出可以是导烟管温度的调整量，即需要增加或减少的温度值，以最优化锅炉效率；

36、步骤2.轻量级神经网络设计：选择适当的轻量级神经网络结构，由于锅炉系统的数据具有时序性，引入注意力机制：在神经网络中引入注意力机制，以便网络能够动态地关注输入特征的不同部分，可以提高模型对关键特征的敏感性，使其更好地适应不同工况下的锅炉系统状态；

37、多层特征提取：在网络中增加多层的特征提取层，以更好地捕捉输入数据的抽象特征，有助于提高网络的表达能力，使其能够更好地学习锅炉系统的复杂动态；

38、设输入特征为x＝[x1，x2，...，xn]，其中n为特征的数量；

39、计算注意力权重：

40、ei＝tanh(wexi+be)

41、

42、其中，we和be是学习参数，αi是第i个特征的注意力权重；

43、加权特征表示：

44、zi＝αi·xi

45、进行特征融合：

46、hi＝tanh(whzi+bh)

47、其中，wh和bh是学习参数，hi是融合后的特征表示；

48、网络输出：

49、y＝σ(wo·h+bo)

50、其中，σ是激活函数，wo和bo是学习参数，y是网络的输出；

51、这个改进的网络结构在训练时将学习到的注意力权重应用于输入特征，使网络更加关注对当前任务有用的特征；

52、步骤3.对采集到的数据进行预处理，包括归一化、去噪和特征工程。确保数据的准确性和可用性。

53、步骤4.利用历史数据对设计好的神经网络进行训练，通过反向传播算法和优化器，调整网络参数以最小化预测输出与实际输出之间的误差，这样，神经网络就能够学习锅炉系统的动态特性和优化调控策略；

54、步骤5.将训练好的神经网络嵌入到锅炉系统中，实时监测数据输入，然后通过神经网络进行实时预测，基于预测结果，通过调整燃烧器功率参数进而调整导烟管温度，以实现对热量损失的最小化和锅炉效率的最大化；

55、步骤6.定期评估神经网络的性能，通过反馈机制不断优化网络结构和参数，确保模型在不同工况下都能够有效地适应锅炉系统的运行状态。

56、模型训练评估：使用历史数据对神经网络进行训练，调整网络参数使其适应系统的动态变化，通过交叉验证等方法评估模型的性能和泛化能力，改进的神经网络实时预测和调控过程：

57、实时监测数据输入：

58、获取燃烧器输出功率：通过连接到燃烧器的传感器实时获取燃烧器的输出功率；

59、监测导烟管温度：在导烟管适当位置安装温度传感器，实时监测导烟管的温度；

60、监测波纹内胆内部温度：在波纹内胆内的适当位置安装温度传感器，实时监测内部温度；

61、获取系统负载信息：通过与连接系统通信，实时获取系统当前的工作需求，以反映系统负载；

62、神经网络实时预测：

63、将实时获取的数据输入到训练好的神经网络中，网络将应用注意力机制动态地关注不同输入特征，学习输入与目标导烟管温度调整量之间的关系；

64、神经网络输出预测的导烟管温度调整量；

65、导烟管温度调整：根据神经网络的输出，调整导烟管温度，可以通过调整燃烧器的输出功率实现，燃烧器的输出功率可以通过调整燃烧器的燃烧速率或燃烧器的工作模式来实现；实现对热量损失的最小化和锅炉效率的最大化：

66、通过实时调整导烟管温度，锅炉系统可以更好地适应当前工作状态和系统负载变化；这样的实时调控策略旨在最小化热量损失，提高锅炉系统的效率。

67、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

68、1、本方案中，通过设有的气泵，其能够将后烟箱排烟产生的热量进行部分回收，用于预热锅炉壳体前空气，进行助燃，不仅减少了热量损失，而且提高过滤燃烧效率，提高锅炉工作效率。

69、2、本方案中，通过设有的进气管贯穿至锅炉壳体内，使得进气管吸收后烟箱排出的热量时，气体进入进气管后会流经锅炉壳体内，通过锅炉壳体内热量进一步加热气体，使得气体在排向锅炉前时，能够更好地进行预热空气。

70、3、本方案中，通过设有的三回程导烟管，使得锅炉燃烧产生的气体能够有效降温进行排出，排出的烟气产生的热量能够更好地被锅炉利用，使得热量损失降低，提高锅炉效率。

71、4、本方案中，通过设有的冷凝器能够有效地对排放的烟气进行降温，进一步降低了排放烟气中污染物的存在。

72、5、本方案中，通过设有的多个第一密封圈和第二密封圈，其能够更好的保证锅炉的密封性，使得锅炉不易漏水或热量丢失。

73、6、本发明利用训练好的神经网络，通过输入实时监测的数据，实现对导热管温度调整量的实时预测。引入了注意力机制，增强了神经网络对不同输入特征的关注，更好地学习了输入与目标输出之间的复杂关系；根据神经网络的输出，实现对导热管温度和燃烧器功率的实时调整。这包括通过调整燃烧器的输出功率来实现燃烧器的调整，进而实时调整导热管温度，系统可以更好地适应当前工作状态和系统负载变化，从而最小化了热量损失，提高了锅炉系统的效率。值得一提的是，本算法更加适应嵌入式系统、移动设备或其他资源受限的场景。