一種燃燒節能安全控制系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃燒系統技術，具體是一種燃燒節能安全控制系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前燃氣鍋爐的燃燒調試，通常是由工作人員憑肉眼觀察進行調試，其燃燒狀況完全由工作人員的經驗決定，其往往憑火焰的顏色及形狀對燃燒進行調試，這種主觀調控往往都達不到理想的燃燒狀況。雖然也有單位也通過煙氣分析儀等設備對煙氣成分進行檢測分析，并據此定期調整燃燒器的空燃比，但燃燒工況始終是實時變化的，比如天然氣壓力波動會同比例影響天然氣的流量，以致在大部分的運行時間里，燃燒空燃比事實上處于失控狀態。
[0003]而燃燒空燃比失控通常是由于欠氧燃燒或者過氧燃燒造成。在欠氧燃燒時，天然氣得不到充分燃燒，可燃氣體會大量增加，部分天然氣會在未經充分燃燒就排放掉了。這種情況肉眼基本無法察覺，只有在非常嚴重時，才會出現冒黑煙現象，但這時燃料損失已經超過20%。而在過氧燃燒時，肉眼則看不到任何異常，過氧燃燒對鍋爐能效的影響非常大，過剩空氣系數越大、能耗越高。實際運行中，燃氣鍋爐過剩空氣系數超過1.5的情況非常普遍。
[0004]國家標準《燃氣鍋爐技術規范TSG G0003-2010))要求空氣過量系數小于1.15，但實際上，目前的燃氣鍋爐調試及運行基本都是只能達到點著火、不冒煙的狀態。同時，國標要求鍋爐煙氣的氧含量應控制在1%?3%，但是，由于燃氣管網壓力波動等原因，傳統的鍋爐燃燒控制方式完全不能適時調整燃燒狀況，造成在大多數情況下燃燒工況惡化。
[0005]因此，對燃燒設備的燃燒過程進行在線實時自適應控制，以改善燃燒工況是提高燃燒效率和燃燒安全性的有效途徑。如CN 103486608 A公開的一種鍋爐自動化燃燒節能控制方法和節能系統，其通過變頻器控制鼓風機的鼓風量和/或給煤機的給煤量，直至所述煙氣含氧量的檢測值在所述設定范圍內。但是，對鼓風機進行變頻控制，固然可以根據燃氣量的大小增/減風量，卻也會改變鼓風機的工作曲線，改變燃燒室內的壓力，可能會影響燃燒的穩定性。
[0006]另外，燃燒系統的安全性也是一個亟待解決的問題。目前的燃燒系統幾乎都有吹掃功能，目的是將燃燒設備爐膛內殘留的可燃氣體吹掃干凈，然后再自動點火。但是，在實際運行中，如果燃氣閥門有泄漏，盡管經過吹掃，可燃氣體仍可能經過閥門泄漏進爐膛里造成安全隱患。目前，一些大中型的燃燒器上加裝了燃氣檢漏裝置在點火前對燃氣閥門是否泄漏進行檢測，檢測合格才啟動點火流程，但在燃氣檢漏裝置故障的情況下仍可能出現點火爆炸。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種燃燒節能安全控制系統及方法，采用智能控制技術解決現有燃燒系統空氣燃氣配比難以實現精確控制的問題，并與監管中心云數據處理平臺網絡形成工控網絡，采用互聯網信息技術，實時在線監測燃燒工況。
[0008]本發明的技術方案如下:
一種燃燒節能安全控制系統，包括帶燃燒器和煙道的燃燒設備，所述燃燒器的進風口內設置有風機，燃燒器的燃氣進氣口與燃氣源管路連接。所述燃燒器的進風口串接有風量調節器，燃燒器與燃氣源連接的管路上設置有燃氣流量調節器，所述風機、風量調節器和燃氣流量調節器受控于一終端控制器。所述煙道內設置有包括檢測煙氣中o2、co、ch4成份濃度以及煙氣溫度的傳感器組，所述傳感器組反饋連接至終端控制器。終端控制器網絡連接至監管中心云數據處理平臺。
[0009]本系統的終端控制器是與燃燒器原有燃燒控制系統并聯連接的，不替代原有燃燒控制系統，僅在原有燃燒控制系統的基礎上，依據檢測到排放煙氣中的特定成分濃度來控制風量調節器從而精確進風量，或控制進氣管路上的燃氣調節閥從而精確進氣量。
[0010]進一步的，所述風量調節器包括框架本體，所述框架本體包括風道，所述風道的一端為與燃燒器進風口連接的風道接口，風道的另一端為風道進風口，風道內置風門調節擋板，風道外置風門執行器，風門調節擋板由與風門執行器相連的風量調節連桿控制，所述風門執行器與終端控制器控制連接。
[0011]進一步的，所述燃氣流量調節器包括從燃氣源向燃氣進氣口依次設置的燃氣壓力表、燃氣過濾器、燃氣調壓閥、燃氣關斷閥和燃氣流量調節閥，燃氣壓力表與終端控制器通信連接，燃氣調壓閥、燃氣關斷閥和燃氣流量調節閥與終端控制器控制連接。
[0012]進一步的，所述終端控制器具有主控單元、顯示記錄單元、數據處理單元和通訊單元。所述主控單元對風機、風量調節器和燃氣流量調節器發送執行指令。所述數據處理單元計算當前的化學不完全燃燒熱損失、排煙熱損失、燃燒效率和累計節能效益，自動生成燃燒狀況分析報告。所述顯示記錄單元實時顯示包括煙氣02、0)、014成份濃度、溫度、燃氣壓力以及燃燒狀況分析報告并儲存。所述通訊單元通過有線網絡或無線網絡將顯示記錄單元的實時數據和燃燒狀況分析報告上傳至監管中心云數據處理平臺。所述監管中心云數據處理平臺根據終端控制器上傳的實時數據和燃燒狀況分析報告，實現現場燃燒數據監測和分析，生成燃燒設備運行及維護指導報告，形成操作指令、報警提示和故障預警，發送至現場設備操作維護人員的電腦終端或移動終端上。
[0013]進一步的，所述終端控制器的主控單元判斷煙氣中014成份濃度，控制燃氣關斷閥的通斷，并發送報警信息。
[0014]更進一步的，所述燃燒器設有受控于終端控制器的啟停開關。
[0015]一種燃燒節能安全控制方法，具有以下控制過程:
傳感器組檢測煙氣中的02、CO、014成份濃度、煙氣溫度以及燃燒器中燃燒室的溫度，將信號反饋至終端控制器。
[0016]由終端控制器根據煙氣中的02、CO、014成份濃度，對風機、風量調節器和燃氣流量調節器發送執行指令，現場調節燃燒器的給風量和燃氣量，同時判斷到CH4成份濃度超標時，向燃氣關斷閥發動中斷燃氣供應的指令，控制燃氣關斷閥切斷氣源，判斷到燃燒室的溫度超標時，向燃燒器發送停止運行指令，并現場報警和上傳報警信息至監管中心云數據處理平臺。
[0017]終端控制器現場顯示和存儲煙氣中的02、CO、014成份濃度、煙氣溫度以及燃燒室的溫度，數據處理后得到化學不完全燃燒熱損失、排煙熱損失、燃燒效率、累計節能效益和燃燒狀況分析報告并上傳至監管中心云數據處理平臺。
[0018]監管中心云數據處理平臺根據接收到的現場信息生成燃燒設備運行及維護指導報告，通過發送至現場設備操作維護人員的電腦終端或移動終端以指導設備操作維護人員進行現場干涉控制。
[0019]進一步，所述終端控制器調節燃燒器的給風量和燃氣量具體包括如下步驟:
步驟a:由終端控制器判定燃燒器的類型，若燃燒器為機械連桿型燃燒器或電子比調型燃燒器，則進入步驟b，其余燃燒器類型則進入步驟d。
[0020]步驟b:檢測燃燒器燃氣進氣口的燃氣壓力，若燃氣壓力穩定，終端控制器自動根據煙氣中的氧含量和/或可燃氣體含量對風量調節器進行控制，調節空燃比；若燃氣壓