燃燒系統的氧氣濃度修正方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種燃燒系統的氧氣濃度修正方法，特別是一種可修正原始氧氣濃度 的燃燒系統的氧氣濃度修正方法。
【背景技術】
[0002] 鍋爐燃燒燃煤產生熱量將水轉變成蒸氣，借助蒸氣推動滿輪機可產生電力。為了 獲得一定的燃燒效率及降低空氣污染，在燃燒過程中需要人為依據經驗設定鍋爐所需要的 氧氣量/比率。然而，每一批的燃煤質量差異大，例如其組成及含水量都不同，如此導致每 批燃煤在人為控制上的困難。
【發明內容】
[0003] 本發明設及一種燃燒系統的氧氣濃度修正方法，可自動修正氧氣濃度，兼顧減少 空氣污染及提高燃燒效率。
[0004] 根據本發明的一個實施例，提出一種燃燒系統的氧氣濃度修正方法。燃燒系統的 氧氣濃度修正方法包括W下步驟。該燃燒系統依據一負載與原始氧氣濃度關系曲線，決定 一原始氧氣濃度，其中負載與原始氧氣濃度關系曲線表示不同負載下所需要的原始氧氣濃 度；W原始氧氣濃度進行燃燒；判斷所排出的一氮氧化物濃度是否高于一第一臨界值；若 氮氧化物濃度高于第一臨界值，決定一巧制氧氣濃度；W巧制氧氣濃度進行燃燒；決定一 氮氧化物預估濃度；判斷于一第一時間區間內氮氧化物預估濃度是否低于第一臨界值；若 于第一時間區間內氮氧化物預估濃度低于第一臨界值，W原始氧氣濃度進行燃燒；W及，若 于第一時間區間內氮氧化物預估濃度未低于第一臨界值，下調負載與原始氧氣濃度關系曲 線的原始氧氣濃度。
[0005] 為了對本發明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所 附附圖，作詳細說明如下：
【附圖說明】
[0006] 圖1A及1B表示依照本發明一實施例的燃燒系統的氧氣濃度修正方法流程圖；
[0007] 圖2表示依照本發明一實施例的燃燒系統的示意圖；
[0008] 圖3表示依照本發明一實施例的負載與氧氣濃度關系曲線圖；
[0009] 圖4表示依照本發明一實施例的決定巧制氧氣濃度的示意圖；
[0010] 圖5表示依照本發明一實施例的預估氮氧化物濃度的示意圖；
[0011] 圖6A表示依照本發明一實施例的下調原始氧氣濃度的方法示意圖；
[0012] 圖6B表示在下調原始氧氣濃度后氮氧化物濃度的變化圖；
[0013] 圖7表示修正后的負載與原始氧氣濃度關系曲線圖；
[0014] 圖8表示依照本發明一實施例的時間與碳氧化物濃度的關系圖；
[0015] 圖9表示修正后的負載與原始氧氣濃度關系曲線圖。
[0016] 【符號說明】
[0017] 100:燃燒系統 陽0化]105 :燃料
[0019] 110:鍋爐
[0020] 120 :控制模塊 陽02U 121 :控制器 陽02引 122 :定時器
[0023] 130 :送風機
[0024] d:修正比例
[00巧]〇。。1, cOx、值。ut, COx) 7、值。ut, COx) 9:碳氧i化物濃度
[0026] Dwt,NDx:氮氧化物濃度
[0027] D。。,, 02:氧氣濃度 W28] 0。2、值。2) 2、值。2) 2,、值。2) 3、值。2) 3,、值。2) 7、值。2) 7,:原始氧氣濃度
[0029] Dr,。2:巧制氧氣濃度
[0030] Dm,。2:輸入氧氣濃度 陽〇31] Dp, NDx、值P, NDx) 2、化,NDx) 3、（Dp, NDx)日:頸氧i化物預估濃度 [0032] Δ DK Δ D2 :總修正量 陽03引 L1 :第一臨界值
[0034] L2 :第二臨界值 陽0對 L3 :第立臨界值
[0036] AL1、AL2:差值
[0037] M2 :第二時變模型
[0038] Ml :第一時變模型
[0039] P :負載
[0040] si、sr :負載與原始氧氣濃度關系曲線
[0041] S2 :時間與巧制氧氣濃度關系曲線
[0042] S3 :時間與氧氣濃度關系曲線
[00創 S4 :時間與氮氧化物預估濃度關系曲線
[0044] S105、S110、S115、S120、S127、S125、S130、S135、S140、S145、S150、S155、S160、 S162、S165、S180 :步驟
[0045] tl、t2、t3、t4、t5、t6、t7、1:8、t9 :時間點
[0046] Τ :時間
[0047] ΤΙ:第一時間區間
[0048] Τ2 :第一時間區間 W例 Τ3:第Ξ時間區間
[0050] Τ4:第四時間區間
【具體實施方式】
[0051] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，W下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0052] 圖1A、1B表示依照本發明一實施例的燃燒系統的氧氣濃度修正方法流程圖。
[0053] 在步驟S105(如圖1A所示）中，請同時參照圖2、圖3,圖2表示依照本發明一實 施例的燃燒系統的示意圖。燃燒系統100包括鍋爐110、控制模塊120及送風機130。送風 機130送出含氧的空氣進入鍋爐110內，與送入鍋爐110內的燃料105參與燃燒產生熱量 來加熱水，使水轉變成蒸氣而推動滿輪機，進而產生電力。燃料105例如是燃煤。控制模塊 120例如是分散控制系統值istributed Control System, DCS)，其包括至少一控制器121 及定時器122,其中一控制器121可控制送風機130送出空氣進入鍋爐110。
[0054] 圖3表示依照本發明一實施例的負載與氧氣濃度關系曲線圖。本步驟中，控制模 塊120依據負載與原始氧氣濃度關系曲線S1，決定原始氧氣濃度0。2 (單位例如是％ )，其中 負載與原始氧氣濃度關系曲線S1表示不同的負載P所需要的原始氧氣濃度0。2。在實際運 作中，不同時間點可能需要相同或不同的負載P，控制模塊120可依據不同時間點所需要的 負載根據負載與氧氣濃度關系曲線S1來決定原始氧氣濃度0。2。此處的負載P指的是例如 每單位時間所需要的燃煤量（如公噸/小時），然本發明實施例不限制負載P的單位。此處 的原始氧氣濃度指的是鍋爐燃燒每一批燃煤時一開始所使用的初始氧氣濃度，然負載與原 始氧氣濃度關系曲線S1在本發明方法中可被自動修正，W下將詳細說明。 陽化5] 在步驟S110 (如圖1A所示）中，控制模塊120 W原始氧氣濃度0。2作為輸入至鍋 爐110內的輸入氧氣濃度〇1。,。2 (輸入氧氣濃度Dm,。2表示于圖2)，并據W決定所需的空氣量 (其氧氣濃度大致上等于原始氧氣濃度DJ。在決定所需空氣量后，控制模塊120控制送風 機130動作，W送出所需空氣量給鍋爐110參與燃燒。鍋爐110在燃燒過程中，會排出氮氧 化物、碳氧化物（如一氧化碳）和/或氧氣，其分別具有氮氧化物濃度D。。,, WX (單位例如是 ppm)、碳氧化物濃度DDut,CTx (單位例如是ppm)及氧氣濃度0。。1,。2 (單位例如是ppm)。氮氧化 物濃度0。。,,^,、碳氧化物濃度0。。,,。。,及氧氣濃度0。。,,。巧在鍋爐110的煙道內或鍋爐110外 部的排煙畫內檢測。
[0056]在燃燒過程中，若原始氧氣濃度0。2過高，則排出的氮氧化物濃度D。。,, wy可能過高 而導致空氣污染；相反地，若原始氧氣濃度〇。2不足，則容易導致燃燒效率不佳而排出過高 的碳氧化物濃度D。。,, C。、。然而，透過本發明實施例之氧氣濃度修正方法，可在燃燒過程中， 依據排出的氮氧化物濃度D。。,, wy及碳氧化物濃度D。。,, C。、，自動修正負載與原始氧氣濃度關 系曲線S1，W兼顧高燃燒效率與低空氣污染。下面將進一步說明。 陽057] 在步驟S115 (如圖1A所示）中，控制模塊120判斷從鍋爐110排出的氮氧化物濃 度是否大于第一臨界值L1 (第一臨界值L1在圖4中示出）；若是，則進入步驟S120 ; 若否，則進入步驟S165。
[005引在步驟S120(如圖1A所示）中，由于氮氧化物濃度Dwt,wx大于第一臨界值L1(第 一臨界值L1在圖4中示出），表示在目前氧氣設定下的燃燒可能或預期會導致空氣污染。 因此，控制模塊120決定一巧制氧氣濃度D。。2為設定點（巧制氧氣濃度D。。2在圖4中示 出），通過將氮氧化物濃度D。。,, wy控制在第一臨界值L1之下，避免后續可能發生的空氣污 染。下面將進一步說明如何決定巧制氧氣濃度斬,。2。
[0059] 請參照圖4,其表示依照本發明一實施例的決定巧制氧氣濃度的示意圖。控制模 塊120將第一臨界值L1作為上限并將此臨界值依時序輸入至第一時變模型Ml，可獲得及時 對應的輸出值，此輸出值為巧制氧氣濃度〇。。2。經觀察一段時間后，數個巧制氧氣濃度0。。2 可構成時間與巧制氧氣濃度關系曲線S2。時間與巧制氧氣濃度關系曲線S2表示在不同的 時間點下的巧制氧氣濃度Df,。2。由于持續更新的時變模型Ml能夠符合氮氧化物濃度及氧 濃度之間的實時關系，若將此巧制氧氣濃度〇。。2作為輸入至鍋爐110的輸入氧氣濃度D 1。,。2 來控制鍋爐110的燃燒，可預期所產生的氮氧化物濃度也會被限制在第一臨界值L1 之下，因此可預防過多的空氣污染發生。 W60]