一种基于DCS控制的锅炉及控制方法与流程

本技术属于煤粉锅炉，尤其涉及一种基于dcs控制的锅炉及控制方法。

背景技术：

1、锅炉炉膛温度场是锅炉燃烧过程中需要监测的重要参数，直接关系到锅炉的燃烧安全与效率，影响污染物的生成和排放量。若控制系统无法准确获得实时燃烧状态，不能有效控制燃料、送风量等参数，将可能导致锅炉炉内温度场不均匀、火焰中心偏斜、火焰刷墙等，不仅会导致锅炉热效率极大降低、产生大量污染物和噪声，甚至可能出现爆炉等严重后果。

2、现有公开号为cn112228901 b的中国专利，公开了一种锅炉二次风配风在线调整系统及方法。锅炉二次风配风在线调整系统包括：锅炉本体，包括炉膛和沿炉膛高度方向分层设置于炉膛上的多个燃烧器；二次风配风装置，包括用于控制二次风配风量的风门机构，风门机构包括多个风门；温度场监测装置，被配置为在线监测炉膛横截面的温度场数据；分散控制系统，被配置为在线监测锅炉的运行数据和各个风门的开度，以及控制风门机构；和二次风调整装置，被配置为根据实时状态下温度场数据和/或运行数据与设定值的偏差，利用预测模型获取用于控制风门机构的控制指令，使温度场数据和/或运行数据处于设定范围。

3、上述锅炉虽然能够增加了二次风的配风方式，但是其二次风吹出时的方向不能调节，不能较全面的对锅炉内的火焰进行二次配风，对此进行改进。

技术实现思路

1、本技术的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种基于dcs控制的锅炉及控制方法，能够全面提高对锅炉内的火焰进行二次配风。

2、本技术提供了一种基于dcs控制的锅炉，包括：

3、锅炉本体，包括炉膛和沿炉膛高度方向分层设置于炉膛上的多个燃烧器；

4、温度场监测装置，与锅炉本体耦接，被配置为在线监测炉膛横截面的温度场数据，根据多层炉膛横截面的温度场数据建立温度场立体三维模型；

5、二次配风风门，沿炉膛高度方向分层设置且与每层燃烧器交替设置，所述二次配风风门的出口朝向与其轴线呈5-45°的倾角；

6、控制系统，安装于锅炉本体上，所述控制系统用于调节二次配风风门的旋转以及二次配风风门的开度；

7、其中，所述控制系统根据温度场立体三维模型进行调节，所述二次配风风门与锅炉本体之间活动连接。

8、锅炉本体内通过燃烧器产生热量，产生的热量在锅炉本体内产生的温度场，当燃烧器喷出的风粉浓度存在差异，或者风箱风门的出风量的分布关系，导致锅炉本体内的温度场分布不均匀，通过二次配风风门对温度场进行调节，通过控制系统调节二次配风风门的风口朝向，提高对锅炉内的温度场在立体上的调节，使温度场的调节更加全面，二次配风风门的出口朝向与其轴线呈5-45°的倾角，主要根据锅炉本体的大小设置，锅炉本体越小倾角越大。

9、进一步的，所述控制系统包括：

10、齿圈，安装于二次配风风门上；

11、齿轮，安装于锅炉本体上；

12、第一电机，安装于锅炉本体上且与齿轮安装连接；

13、定位件，活动安装于二次配风风门上；

14、定位槽，置于锅炉本体上，且与定位件对应；

15、其中，所述定位槽设置有四个分别对应于二次配风风门上下左右。

16、第一电机驱动齿轮转动，齿圈安装在二次配风风门的外壁上，通过齿轮与齿圈啮合，控制二次配风风门转动调节，定位槽设置有四个分别对应于二次配风风门上下左右，即使二次配风风门的出风口能够分别作用于其上下左右相邻的燃烧器，针对燃烧器的二次配风，能够控制燃烧器上下左右相邻的二次配风风门均对准同一对应燃烧器，通过将定位件与定位槽配合，提高二次配风风门的定位稳定性，进一步提高对温度场的稳定调节。

17、进一步的，所述定位件包括：

18、抵接部，置于定位件的一端；

19、抵接件，与定位件之间活动连接；

20、伸缩座，置于定位件的另一端且与抵接件配合；

21、第一弹簧，置于抵接件与伸缩座之间；

22、其中，所述锅炉本体设置有抵接环，所述抵接部、抵接件与抵接环的内外侧壁相抵。

23、抵接件通过第一弹簧的作用使抵接件与抵接环的外侧壁相抵，当定位件置于定位槽外时，抵接部与抵接环分离，当定位件与定位槽配合时，抵接部与抵接环的内侧壁相抵，通过伸缩座与抵接件之间的活动连接，能够控制定位件沿二次配风风门的径向方向移动，二次配风风门转动时，定位件随其同时转动。

24、进一步的，所述定位槽包括：

25、挡板，活动连接于定位槽的两侧；

26、滑动部，置于挡板上；

27、滑动槽，置于锅炉本体上且与滑动部对应；

28、第二弹簧，置于滑动部与锅炉本体之间；

29、传感器，置于定位槽的底部；

30、其中，当定位件置于定位槽中时，对应的两个挡板靠近定位槽方向的侧壁与定位槽的侧壁平行。

31、挡板置于定位槽的两侧，挡板铰接于锅炉本体上，当定位件移动置于定位槽中时，对应的两个挡板靠近定位槽方向的侧壁与定位槽的侧壁平行，当定位件向定位槽外移动时挡板转动，使滑动部置于滑动槽中移动，便于当齿圈、二次配风风门在齿轮、第一电机的驱动下转动时，使挡板转动，便于定位件与定位槽之间的离合，通过第二弹簧提高滑动部置于滑动槽中移动后在滑动槽两端的稳定性，通过传感器检测定位件，传感器采用压力传感器。

32、进一步的，所述控制系统还包括：

33、阀板，铰接于二次配风风门内；

34、第一控制臂，铰接于二次配风风门内；

35、第二控制臂，铰接于阀板上；

36、控制座，安装于第二控制臂的端部；

37、蜗杆，安装于控制座中；

38、蜗轮，安装于控制座中且与蜗杆对应；

39、第二电机，与蜗杆连接；

40、检测机构，安装于两个阀板之间；

41、其中，所述蜗轮与第一控制臂安装，所述阀板设置有两个。

42、阀板设置有两个，通过阀板的开合角度控制二次配风风门的吹风速度，第一控制臂、第二控制臂之间活动连接，当第二电机驱动蜗杆转动时，蜗杆控制蜗轮转动，从而控制第一控制臂、第二控制臂的角度发生改变，阀板的一侧与二次配风风门铰接，当第一控制臂、第二控制臂的角度发生改变后实现将阀板的开合，通过检测机构检测阀板的开合角度。

43、进一步的，所述检测机构包括：

44、活动臂，与阀板安装连接且两个活动臂相互铰接；

45、检测座，与其中一个活动臂铰接；

46、伸缩杆，与另一个活动臂铰接；

47、线圈，置于检测座的内壁面；

48、滑块，安装于伸缩杆上且与线圈滑动连接；

49、其中，所述线圈与滑块连接电源。

50、当阀板开合后，与阀板铰接的活动臂的角度发生改变，阀板开合使铰接于阀板上的活动臂的角度发生改变，通过检测座与伸缩杆之间的相对活动，控制滑块置于线圈上移动，线圈作为滑动电阻，当电流通过滑块、线圈时，检测电流的大小计算分析活动臂的角度从而确定阀板的开合角度。

51、进一步的，所述伸缩杆设置有抵接板，所述滑块设置有第三弹簧，所述第三弹簧置于抵接板的两侧且与抵接板相抵。

52、通过抵接板的两侧安装第三弹簧，通过第三弹簧作用在滑块与抵接板之间，当阀门打开时，提高检测机构的稳定性。

53、本技术还提供了一种基于dcs控制的锅炉的控制方法，具体步骤包括：

54、s1，通过温度场监测装置建立温度场立体三维模型，根据温度场立体三维模型确定需要调节燃烧器对应的二次配风风门；

55、s2，调节二次配风风门的风口方向，然后打开二次配风风门；

56、s3，检测燃烧器风粉混合物的浓度m0，根据浓度m0调节二次配风风门的开度。

57、当温度场立体三维模型中出现温度场不均匀时，通过调节二次配风风门的出风口朝向，然后通过燃烧器的风粉混合物的浓度调节二次配风风门的开度，提高温度场的均匀性。

58、本技术的有益效果是：

59、1、锅炉本体内的温度场分布不均匀，通过二次配风风门对温度场进行调节，通过控制系统调节二次配风风门的风口朝向，提高对锅炉内的温度场在立体上的调节，使温度场的调节更加全面。

60、2、第一电机驱动齿轮转动，齿圈安装在二次配风风门的外壁上，通过齿轮与齿圈啮合，控制二次配风风门转动调节，通过将定位件与定位槽配合，提高二次配风风门的定位稳定性，进一步提高对温度场的稳定调节。

61、3、通过阀板的开合角度控制二次配风风门的吹风速度，第一控制臂、第二控制臂之间活动连接，当第二电机驱动蜗杆转动时，蜗杆控制蜗轮转动，从而控制第一控制臂、第二控制臂的角度发生改变。