專利名稱：一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高工業爐窯熱效率的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高燃燒爐熱效率的方法，特別適用于已經配備富氧助燃裝置的工業爐窯，提高其熱效率。
背景技術：
當今世界能源短缺，各類化石能源價格大幅攀升，很多耗能大戶企業效益大大降低，嚴重束縛了企業長遠發展，尤其是使用工業爐窯的企業現象更為明顯，因此提高能源利用率、降低能源消耗成為提高企業效益的必然之路。隨著國家對節能減排越來越重視，已經有許多企業配備了富氧助燃節能裝置。目前隨著富氧助燃技術的推廣，相應出現的問題也越來越多:
1、只注重利用先進的制氧技術獲得30%左右濃度的富氧氣體，代替部分助燃空氣以減少進風量，從而減少惰性氣體帶走的熱量，同時提高氧含量促進燃燒從而達到節能；但并沒有充分利用這些富氧資源增加其熱輻射效率。2、由于不同種類的燃料燃燒時火焰閃爍頻率不同，每種火焰閃爍頻率下的火焰強度也不一樣，因而不同種類的燃料燃燒時需要的富氧流量也不一樣，富氧助燃裝置不能根據實際情況調節流量，很難達到預期的節能效果。3、完全憑經驗匹配富氧流量是不合理的:燃燒是個非常復雜的化學過程，與爐膛熱輻射及其分布是沒關聯的，因此靠肉眼觀察火焰和助燃風機風量去匹配富氧流量是不科學的，這樣往往會出現:1、富氧流量配置過大，造成客戶投資成本浪費；2、富氧流量配置過小，達不到預期的節能效果。
發明內容
本發明的目的在于提供一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高工業爐窯熱效率的方法。本發明的目的是通過如下途徑實現的:一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高工業爐窯熱效率的方法，該方法包括以下步驟:
A.光電信號轉換:使用光電傳感器將燃燒火焰光信號轉換成對應的燃燒火焰模擬量信號QO ；
B.信號處理，包括以下子步驟:
a.對燃燒火焰模擬量信號QO進行信號放大、信號濾波處理，得到處理后信號Ql；
b.從信號Ql中分離出代表火焰閃爍頻率的交流信號Qa和代表火焰強度的直流信號
Qb ；
c.對代表火焰閃爍頻率的交流信號Qa和代表火焰強度的直流信號Qb分別進行運算放大處理，得到運算放大處理后對應信號QA和QB，使QA和QB的量值在相同的數量級范圍內；
d.將QB轉換成數字信號，并進行數據采集:得到時間序列火焰強度信號離散值X；
e.將QA轉換成數字信號，并進行數據采集，得到等間隔連續采樣值Qk;并進行頻譜分析得到時間序列火焰閃爍頻率信號Y；
C.信號分析與調節富氧流量，包括以下子步驟:
a.連續監測火焰強度信號離散值X的變化，以及火焰閃爍頻率信號離散值的Y變化；
b.根據兩種信號的時間序列相關系數變化趨勢判斷火焰狀態:如果相鄰時間間隔內的相關系數變化值AQt和AYt小于設定值，則判斷富氧含量不足，需要增加富氧流量；大于設定值，則判斷富氧含量過大，需要減少富氧流量。作為本方案的進一步優化，在所述C步驟中的b步驟中，AQt和AYt是否小于設定值。本發明一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高工業爐窯熱效率的方法，根據不同種類的燃料燃燒時需要的富氧量的不同，調節富氧流量，從而達到節能減排的目的。本發明避免了以往那種憑經驗判斷，匹配富氧流量的做法，造成客戶投資浪費或達不到客戶預期的節能效果。
具體實施例方式本發明一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高工業爐窯熱效率的方法，包括光電信號轉換步驟、信號處理步驟、信號分析與富氧流量調節步驟。本實施例中，信號輸入步驟由對可見光波長敏感的可見光光電傳感器將火焰信號轉換為對應的模擬量信號；信號處理步驟由硬件電路和置于單片機中的軟件程序完成；信號分析與富氧流量調節步驟由置于單片機中的軟件程序和PLC完成。該方法包括以下步驟:
A.光電信號轉換:使用光電傳感器將燃燒火焰光信號轉換成對應的燃燒火焰模擬量信號QO ；
B.信號處理，包括以下子步驟:
a.對燃燒火焰模擬量信號QO進行信號放大、信號濾波處理，得到處理后信號Ql；
b.從信號Ql中分離出代表火焰閃爍頻率的交流信號Qa和代表火焰強度的直流信號
Qb ；
c.對代表火焰閃爍頻率的交流信號Qa和代表火焰強度的直流信號Qb分別進行運算放大處理，得到運算放大處理后對應信號QA和QB，使QA和QB的量值在相同的數量級范圍內；
d.將QB轉換成數字信號，并進行數據采集:得到時間序列火焰強度信號離散值X；
e.將QA轉換成數字信號，并進行數據采集，得到等間隔連續采樣值Qk;并進行頻譜分析得到時間序列火焰閃爍頻率信號Y；
C.信號分析與調節富氧流量，包括以下子步驟:
a.連續監測火焰強度信號離散值X的變化，以及火焰閃爍頻率信號離散值的Y變化；
b.根據兩種信號的時間序列相關系數變化趨勢判斷火焰狀態:如果相鄰時間間隔內的相關系數變化值AQt和AYt小于設定值，則判斷富氧含量不足，需要增加富氧流量；大于設定值，則判斷富氧含量過大，需要減少富氧流量。
權利要求
1.一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高工業爐窯熱效率的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: A.光電信號轉換:使用光電傳感器將燃燒火焰光信號轉換成對應的燃燒火焰模擬量信號QO ； B.信號處理，包括以下子步驟: a.對燃燒火焰模擬量信號QO進行信號放大、信號濾波處理，得到處理后信號Ql； b.從信號Ql中分離出代表火焰閃爍頻率的交流信號Qa和代表火焰強度的直流信號Qb ； c.對代表火焰閃爍頻率的交流信號Qa和代表火焰強度的直流信號Qb分別進行運算放大處理，得到運算放大處理后對應信號QA和QB，使QA和QB的量值在相同的數量級范圍內； d.將QB轉換成數字信號，并進行數據采集:得到時間序列火焰強度信號離散值X； e.將QA轉換成數字信號，并進行數據采集，得到等間隔連續采樣值Qk;并進行頻譜分析得到時間序列火焰閃爍頻率信號Y； C.信號分析與調節富氧流量，包括以下子步驟: a.連續監測火焰強度信號離散值X的變化，以及火焰閃爍頻率信號離散值的Y變化； b.根據兩種信號的時間序列相關系數變化趨勢判斷火焰狀態:如果相鄰時間間隔內的相關系數變化值AQt和AYt小于設定值，則判斷富氧含量不足，需要增加富氧流量；大于設定值，則判斷富氧含量過大，需要減少富氧流量。
全文摘要
本發明公開了一種通過檢測火焰狀態調節富氧流量提高燃燒爐的方法，特別適用于已經配備富氧助燃裝置的工業爐窯，提高其熱效率。該方法包括如下步驟光電信號轉換步驟，信號處理步驟，信號分析與富氧流量調節步驟。本發明提出的提高熱效率的方法，在信號處理過程中，對燃燒器的火焰強度信號和火焰閃爍頻率信號分別進行放大處理，能有效鑒別出火焰信號中的火焰強度信號和火焰閃爍頻率信號，消除火焰閃爍頻率信號的失真現象；通過對燃燒過程采集數據的相關分析，調節富氧助燃裝置中富氧流量，讓燃料充分燃燒，從而提高工業爐窯的熱效率。
文檔編號F23N5/00GK103148509SQ201310108029
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者殷振康, 魏星 申請人:合肥豐華燃燒技術有限公司