一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统的制作方法

本发明涉及燃煤锅炉，具体为一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统。

背景技术：

1、燃煤锅炉是一种使用煤作为主要燃料的锅炉设备。它通过将煤燃烧产生的热能转化为蒸汽或热水，用于供暖、热水或发电等应用。燃煤锅炉通常由燃烧设备、炉膛、烟道、传热设备(如水管或热风管)以及控制系统等组成。燃烧设备是燃煤锅炉的核心部分，它主要包括煤粉燃烧器(或煤气锅炉中的燃气燃烧器)和燃烧风机。燃烧器将煤粉与空气混合，形成可燃的煤气，然后通过燃烧风机将煤气送入炉膛进行燃烧。

2、炉膛是燃煤锅炉的燃烧区域，燃烧过程中的热能会被传递给传热设备，例如水管或热风管。传热设备通过与炉膛中的烟气或热风流体接触，将热能转移给水或空气，产生蒸汽或热水。燃煤锅炉的烟道是燃烧产生的烟气经过传热设备后的排放路径，它通常是通过烟囱排出烟气和废气。控制系统用于监测和控制燃煤锅炉的燃烧过程，以确保安全运行和效率。它通常包括自动点火、调节燃料供给和空气供给、控制燃烧温度和压力等功能。燃煤锅炉具有一定的优点，例如燃料资源广泛、成本较低和燃烧稳定等。然而，它也面临一些挑战，如环境污染和煤炭资源不可再生等问题。因此，在现代能源转型的背景下，人们越来越倾向于采用清洁能源替代煤炭，以减少对环境的影响。

3、现有的燃煤锅炉大多是司炉人员通过人工经验进行手动调整风煤配比，人工操作具有主观局限性，容易出现超调、逆调现象，给锅炉运行带来不确定的安全隐患；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统。

技术实现思路

1、本发明提供了一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统，具备优化煤粉和进风的配比，提高燃烧效率，从而在保证加热负荷满足需求的前提下，形成合理的燃烧调整策略，优化燃烧效率，从而实现节能减排的效果，同时能够减少燃料的消耗和运行成本的有益效果，解决了上述背景技术中所提到现有的燃煤锅炉大多是司炉人员通过人工经验进行手动调整风煤配比，人工操作具有主观局限性，容易出现超调、逆调现象，给锅炉运行带来不确定的安全隐患的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统，包括：数据采集模块：获取目标区域的目标数据，所述目标数据包括目标区域的热负荷值；

3、数据判定模块：根据目标数据，形成分析数据，判断目标数据是否出现异常；

4、数据处理模块：根据分析数据，对目标区域进行燃烧调整，形成初次调整数据；

5、故障数据库管理模块：将调整数据进行记录，形成历史调整数据；

6、故障数据报警模块：对超出调整范围的分析数据进行报警，以提示工作人员进行调整；

7、第一监测模块：用于监测目标区域的热负荷值；

8、第二监测模块；用于监测目标区域内的煤粉流量；

9、第三监测模块：用于监测目标区域进风量；

10、第四监测模块：用于监测目标区域的燃烧烟气。

11、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述获取目标区域的目标数据，具体包括：

12、获取目标区域的第一目标热负荷值，记为w1；

13、设定热负荷阈值，记为a；

14、比较第一目标热负荷值w1与热负荷阈值m的大小；

15、若第一目标热负荷值w1与热负荷阈值m不一致，则继续进行燃烧操作，直至第一目标热负荷值w1＝热负荷阈值m，形成分析数据；

16、所述分析数据包括当前目标区域的第一目标煤粉流量值与当前目标区域的第一目标进风量。

17、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述根据分析数据，对目标区域进行燃烧调整，形成初次调整数据，具体为：

18、s10、实时监测目标区域的热负荷、煤粉流量、进风量以及燃烧烟气；

19、s11、判断是否有热负荷调整的需求；

20、s12、若没有调整需求，则根据当前目标区域的火焰燃烧情况，进行燃烧调整，形成历史数据；

21、s13、若存在热负荷调整需求，则将目标区域内进行热负荷调整；

22、s14、数据处理模块根据热负荷调整需求，形成一次热负荷调整策略；

23、s15、根据一次热负荷调整结果，形成第二调整数据并记录为历史数据。

24、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述步骤s12具体包括：

25、s120、获取目标区域的燃烧过程中的煤粉流量和进风量；

26、s121、获取目标区域的燃烧过程中的烟雾浓度和烟气的氧含量；

27、s122、将烟雾浓度和烟气的氧含量进行信息对比；

28、s123、根据信息对比的结果，进行火焰燃烧情况判断；

29、s124、若燃烧情况正常，计算当前煤粉流量和进风量的风煤比，并记为历史数据；

30、s125、若燃烧情况异常，根据异常进行燃烧调整；

31、s126、根据燃烧调整结果，计算燃烧调整后的风煤比，并记为历史数据。

32、所述s120中获取目标区域的燃烧过程中的煤粉流量和进风量，具体为：

33、获取目标区域的第一目标煤粉流量值，记为e1；

34、获取目标区域的第一目标空气进量值，记为r1；

35、计算目标区域内的第一风煤比，记为t1，具体为：第一风煤比t1＝第一目标空气进量值r1÷第一目标煤粉流量值e1。

36、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述s121中获取目标区域的燃烧过程中的烟雾浓度和烟气的氧含量,具体为：

37、获取第一目标烟雾浓度，记为y1；

38、所述s125中若燃烧情况异常，根据异常进行燃烧调整，具体为：

39、设定第一目标浓度阈值，记为u1；

40、根据第一目标浓度阈值u1设定第二目标浓度阈值，记为u2，具体为第二目标浓度阈值u2＝第一目标浓度阈值u1－10；

41、根据第一目标浓度阈值u1设定第三目标浓度阈值，记为u3，具体为第三目标浓度阈值u3＝第一目标浓度阈值u1+10；

42、设置目标浓度区间，具体为：第二目标浓度阈值u2与第三目标浓度阈值u3的区间，记为(u2，u3)；

43、判定第一目标烟雾浓度v1是否位于目标浓度区间内；

44、若第一目标烟雾浓度v1位于目标浓度区间内，具体为：第二目标浓度阈值u2<第一目标烟雾浓度v1<第三目标浓度阈值u3；则以第一风煤比t1为初次调整数据，并进行记录。

45、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：若第一目标烟雾浓度v1不在目标浓度区间内，则获取第一目标烟雾浓度v1内的第一目标氧气含量，记为p1；

46、设定氧气量阈值，记为a1；

47、当第一目标烟雾浓度v1>第二目标浓度阈值u2>第三目标浓度阈值u3时，则比较第一目标氧气含量p1与氧气量阈值a1；

48、若第一目标氧气含量p1>氧气量阈值a1，增加目标区域内的进风量，记为第一加风量f1，直至第一目标烟雾浓度v1位于目标浓度区间内；

49、获取第二目标空气进量值r2，具体为：第二目标空气进量值r2＝第一目标空气进量值r1+第一加风量f1；

50、计算目标区域内的第二风煤比，记为t2，具体为：第二风煤比t2＝第二目标空气进量值r2÷第一目标煤粉流量值e1；并以第二风煤比t2为初次调整数据，并进行记录。

51、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：当第一目标烟雾浓度v1<第三目标浓度阈值u3<第二目标浓度阈值u2时，则比较第一目标氧气含量p1与氧气量阈值a1；

52、若第一目标氧气含量p1<氧气量阈值a1，增加目标区域内的煤粉流量，记为第一加煤量g1，直至第一目标烟雾浓度v1位于目标浓度区间内；

53、获取第二目标煤粉流量值e2，具体为：第二目标煤粉流量值e2＝第一目标煤粉流量值e1+第一加煤量g1；

54、计算目标区域内的第三风煤比，记为t3，具体为：第三风煤比t3＝第一目标空气进量值r1÷第二目标煤粉流量值e2；并以第三风煤比t3为调整数据，并进行记录。

55、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述s13中若存在热负荷调整需求，则将目标区域内进行热负荷调整，具体为：

56、获取需要调整的热负荷值，记为第二目标热负荷值w2；

57、计算需要调整的煤量，记为第二加煤量g2，具体为：

58、第二加煤量g2＝[(第二目标热负荷值w2－第一目标煤粉流量值e1)÷第一目标煤粉流量值e1]÷100；

59、计算第二目标热负荷值w2所需的第三目标煤粉流量值，记为e3，具体为：第三目标煤粉流量值e3＝(第二加煤量g2×第一目标煤粉流量值e1)+第一目标煤粉流量值e1；

60、计算第二目标热负荷值w2所需的第三目标空气进量值，记为r3，具体为：

61、第三目标空气进量值r3＝第一风煤比t1×第三目标煤粉流量值e3；

62、计算所需要的第二加风量，记为f2，具体为：

63、第二加风量f2＝第三目标空气进量值r3-第一目标空气进量值r1。

64、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述s14具体包括：

65、s140、获取第二目标热负荷值w2情况下所需要的第三目标煤粉流量值e3和第三目标空气进量值r3；

66、s141、根据所获取的数据与历史数据，对目标区域进行第二加煤量g2和第二加风量f2的更改；

67、s143、实时监测目标区域的热负荷值是否与第二目标热负荷值w2一致；

68、s144、根据当前目标区域的热负荷值，判断目标区域是否需要进行二次热负荷调整；

69、s145、数据处理模块根据二次热负荷调整需求，形成二次调整策略；

70、s146、根据二次调整策略结果，形成第三调整数据；

71、所述143中实时监测目标区域的热负荷值是否与第二目标热负荷值w2一致。具体为：

72、获取当前目标区域的第三目标热负荷值，记为w3；

73、比较第三目标热负荷值w3与第二目标热负荷值w2；

74、若第二目标热负荷值w2＝第三目标热负荷值w3；

75、则计算当前的第四风煤比，记为t4，具体为：第四风煤比t4＝第三目标空气进量值r3÷第三目标煤粉流量值e3；并以第四风煤比t4为第三调整数据，并进行记录；

76、若第二目标热负荷值w2与第三目标热负荷值w3不一致，则进行二次调整策略。

77、作为本发明所述的一种燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统可选方案，其中：所述145中数据处理模块根据二次热负荷调整需求，形成二次调整策略，具体为：

78、获取目标区域内调整前的第一目标炉膛温度，记为k1；

79、获取目标区域内的第二目标炉膛温度，记为k2；

80、根据第三目标热负荷值w3，设定炉膛温度阈值，记为l1；

81、比较第二目标炉膛温度k2与炉膛温度阈值l1；

82、若第二目标炉膛温度k2≠炉膛温度阈值l1；

83、获取第一进风管体积，记为c1；

84、获取煤粉流速，记为c2；

85、计算煤粉第一进风时间，记为c3，具体为：煤粉第一进风时间c3＝第一进风管体积c1÷煤粉流动时间c2；

86、计算第一目标温度变化值，记为b1，具体为：第一目标温度变化值b1＝第二目标炉膛温度k2－第一目标炉膛温度k1；

87、计算煤粉升温值，记为d1，具体为：煤粉升温值d1＝第二加煤量g2÷第一目标温度变化值b1；

88、计算第二目标温度变化值，记为b2，具体为：第二目标温度变化值b2＝炉膛温度阈值l1－第二目标炉膛温度k2；

89、计算第三加煤量，记为g3，具体为：第三加煤量g3＝第二目标温度变化值b2×煤粉升温值d1；

90、计算第三加风量，记为f3，具体为：第三加风量f3＝第三加煤量g3÷煤粉流动时间c2；

91、向目标区域增加第三加煤量g3的煤粉流量，以及第三加风量f3的风量，直至目标区域的炉膛温度与炉膛温度阈值l1一致；

92、获取当前目标区域的第四目标空气进量值，记为r4；

93、获取当前目标区域的第四目标煤粉流量值，记为e4；

94、则计算当前的第五风煤比，记为t5，具体为：第五风煤比t5＝第四目标空气进量值r4÷第四目标煤粉流量值e4；并以第五风煤比t5为第三调整数据，并进行记录。

95、本发明具备以下有益效果：

96、1、该燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统，通过对目标区域的热负荷值、煤粉流量、进风量以及燃烧烟气等关键数据实时监测，再通过数据处理模块根据分析数据对目标区域进行燃烧调整，优化煤粉和进风的配比，提高燃烧效率，从而在保证加热负荷满足需求的前提下，形成合理的燃烧调整策略，优化燃烧效率，从而实现节能减排的效果，同时能够减少燃料的消耗和运行成本；此外，通过故障数据库管理模块记录历史调整数据，可供后续分析和优化。

97、2、该燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统，通过在燃烧过程中监测烟雾浓度和烟气中的氧含量来判断燃烧情况是否正常，并进行调整；调整的方法是根据设定的阈值，判断烟雾浓度是否在目标浓度区间内，如果在，则以第一风煤比为初次调整数据；如果不在，则根据氧气含量判断调整方向，以加风量或加煤量进行调整，直至烟雾浓度位于目标浓度区间内，并计算出相应的风煤比值；这种控制方法可以根据当前的燃烧情况数据，实时向给煤、给风风等执行机构发送运行指令，使其智能化的联动运行，自动寻优，从而达到锅炉燃烧最佳风料配比，实现锅炉的经济燃烧。

98、3、该燃煤锅炉智能优化燃烧控制系统，通过热负荷调整流程，获取历史数据并形成变化后，再通过当前系统判定实时数据，进行优化燃烧；通过目标区域内的炉膛温度、煤粉量、风量以及根据不同设备的进风通道的大小，具体化的进行燃烧更改，并根据当前热负荷相较于目标热负荷的差距，来进行动态的调整与优化；可以确保锅炉在不同负荷下运行时，能够精确地提供所需的热量，避免能量的浪费和过度燃烧，使燃料的使用更加高效，减少燃料的浪费，降低生产成本。