本發明屬于層燃鍋爐技術領域，特別是涉及一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統。

背景技術：

工業鍋爐是重要的熱能動力設備，占我國鍋爐總量的98％以上。在燃煤工業鍋爐中，層燃爐約占總容量的80％左右，在國民經濟發展、居民生活中起著不可或缺的作用。

然而，我國層燃鍋爐的特點是數量多，單臺容量小，熱效率低，負荷變化大，特別是生產和供暖共用的工業鍋爐基本上都按照采暖季的最大負荷需求進行選型，造成非采暖季(停暖后)長時間處于較低負荷下運行。層燃鍋爐傳統的氧量控制系統僅僅通過鍋爐送風機入口擋板進行調節和控制，但為了確保鍋爐低負荷運行下爐排橫向布風均勻，并保持一定的穿透性，送風風壓必須保持在最低風壓之上，再加上風室漏風和竄風較大，煙氣中含氧量高達15％(過量空氣系數為3.5)左右，增大了煙氣量，而且因鍋爐在低負荷運行，煙氣流速較低，對流管束、省煤器、空預器等尾部受熱面積灰嚴重，鍋爐排煙溫度升高，鍋爐排煙熱損失較大，不僅增加了企業燃料成本，也浪費了煤炭資源。同時，因爐內氧量嚴重過剩，燃煤燃燒產生的氮氧化合物濃度較高，增加了企業環保運行費用。

因此，如何解決上述問題成為了該領域技術人員努力的方向。

技術實現要素：

本發明的目的就是提供一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統，能完全解決上述現有技術的不足之處。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統，主要由層燃鍋爐、送風機、煙氣再循環風機、氧化鋯分析儀、風管和dcs系統(或plc系統)組成，所述層燃鍋爐的爐膛與送風機之間通過風管連接，層燃鍋爐的出煙口安裝氧化鋯分析儀，層燃鍋爐的出煙通道上設置煙氣再循環風機，所述煙氣再循環風機通過風管連接送風機的進風口，煙氣再循環風機連接有第一風機變頻控制器和電動調節閥一，電動調節閥一安裝在煙氣再循環風機連接送風機進風口的風管上，所述送風機連接有第二風機變頻控制器，送風機的出風口安裝有電動調節閥二和壓力變送器，所述dcs系統(或plc系統)設置有主pid調節器和輔pid調節器，所述主pid調節器連接氧化鋯分析儀、第二風機變頻控制器、電動調節閥二和壓力變送器，所述輔pid調節器連接電動調節閥一和第一風機變頻控制器。

進一步，所述層燃鍋爐的出煙通道上設置有除塵器，除塵器連接dcs系統(或plc系統)，除塵器的出口管路之后設置煙氣再循環風機。

此設計是為了對煙進行過濾，可回收顆粒較大的灰塵和炭灰，將過濾后無雜質的煙送入煙氣再循環風機，有利于風機更好的運行，提高風機的運行效率，還減小了對環境的污染。

進一步，所述送風機連接層燃鍋爐爐膛之間的風管分為兩條，一條為上風管，連接層燃鍋爐的爐膛中部，另一條為下風管，連接層燃鍋爐的爐膛底部，所述電動調節閥二分為一號電動調節閥和二號電動調節閥，一號電動調節閥控制上風管，二號電動調節閥控制下風管。

此設計可對層燃鍋爐爐膛的底部和中部分別進風，更有利于對爐膛內的含氧量進行調節，優化燃燒。

進一步，所述送風機和煙氣再循環風機均采用離心式風機，風機軸承箱均采用循環冷卻水進行冷卻，風機蝸殼均采取保溫絕熱措施。

此設計更適合鍋爐要求，不必壓縮流體，同時便于調節排風參數。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1.本發明能對層燃鍋爐煙氣含氧量實現全自動控制，減少了人工操作強度，提高了運行控制的準確性、可靠性和穩定性；

2.本發明增大了鍋爐的負荷變化范圍，能夠實現鍋爐在30％-110％額定負荷下穩定運行；

3.本發明減少鍋爐在低負荷運行工況下過熱器、對流管束、省煤器等受熱面的積灰，提高了鍋爐的運行周期，也降低了排煙溫度，鍋爐在低負荷運行下，煙氣含氧量仍然能夠控制在8％以下(過量空系數為1.6)；在不增加固體和氣體未完全燃燒損失的同時，降低鍋爐排煙熱損失，鍋爐熱效率提高5％以上；

4.本發明使鍋爐氮氧化合物初始排放濃度降低15-20％，節約了脫硝費用；

5.本發明選用常規設備，利用鍋爐自身的dcs或plc控制系統，資金投入較小，同時響應國家節能減排政策，節約煤炭資源，減少環境污染，具有顯著的經濟效益、社會效益和環保效益。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的控制系統原理圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。

實施例一

如圖1至圖2所示，一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統，主要由層燃鍋爐1、送風機2、煙氣再循環風機3、氧化鋯分析儀4、風管5和dcs系統(或plc系統)6組成，所述層燃鍋爐1的爐膛與送風機2之間通過風管5連接，層燃鍋爐1的出煙口安裝氧化鋯分析儀4，層燃鍋爐1的出煙通道上設置煙氣再循環風機3，所述煙氣再循環風機3通過風管5連接送風機2的進風口，煙氣再循環風機3連接有第一風機變頻控制器10和電動調節閥一7，電動調節閥一7安裝在煙氣再循環風機3連接送風機2進風口的風管5上，所述送風機2連接有第二風機變頻控制器11，送風機2的出風口安裝有電動調節閥二8和壓力變送器9，所述dcs系統(或plc系統)6設置有主pid調節器12和輔pid調節器13，所述主pid調節器12連接氧化鋯分析儀4、第二風機變頻控制器11、電動調節閥二8和壓力變送器9，所述輔pid調節器13連接電動調節閥一7和第一風機變頻控制器10。

實施例二

如圖1至圖2所示，一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統，主要由層燃鍋爐1、送風機2、煙氣再循環風機3、氧化鋯分析儀4、風管5和dcs系統(或plc系統)6組成，所述層燃鍋爐1的爐膛與送風機2之間通過風管5連接，層燃鍋爐1的出煙口安裝氧化鋯分析儀4，層燃鍋爐1的出煙通道上設置煙氣再循環風機3，所述煙氣再循環風機3通過風管5連接送風機2的進風口，煙氣再循環風機3連接有第一風機變頻控制器10和電動調節閥一7，電動調節閥一7安裝在煙氣再循環風機3連接送風機2進風口的風管5上，所述送風機2連接有第二風機變頻控制器11，送風機2的出風口安裝有電動調節閥二8和壓力變送器9，所述dcs系統(或plc系統)6設置有主pid調節器12和輔pid調節器13，所述主pid調節器12連接氧化鋯分析儀4、第二風機變頻控制器11、電動調節閥二8和壓力變送器9，所述輔pid調節器13連接電動調節閥一7和第一風機變頻控制器10。

所述層燃鍋爐1的出煙通道上設置有除塵器14，除塵器14連接dcs系統(或plc系統)6，除塵器14的出口管路之后設置煙氣再循環風機3。除塵器14可對煙進行過濾，回收顆粒較大的灰塵和炭灰，將過濾后無雜質的煙送入煙氣再循環風機3，有利于風機更好的運行，提高風機的運行效率，還減小了對環境的污染。

實施例三

如圖1至圖2所示，一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統，主要由層燃鍋爐1、送風機2、煙氣再循環風機3、氧化鋯分析儀4、風管5和dcs系統(或plc系統)6組成，所述層燃鍋爐1的爐膛與送風機2之間通過風管5連接，層燃鍋爐1的出煙口安裝氧化鋯分析儀4，層燃鍋爐1的出煙通道上設置煙氣再循環風機3，所述煙氣再循環風機3通過風管5連接送風機2的進風口，煙氣再循環風機3連接有第一風機變頻控制器10和電動調節閥一7，電動調節閥一7安裝在煙氣再循環風機3連接送風機2進風口的風管5上，所述送風機2連接有第二風機變頻控制器11，送風機2的出風口安裝有電動調節閥二8和壓力變送器9，所述dcs系統(或plc系統)6設置有主pid調節器12和輔pid調節器13，所述主pid調節器12連接氧化鋯分析儀4、第二風機變頻控制器11、電動調節閥二8和壓力變送器9，所述輔pid調節器13連接電動調節閥一7和第一風機變頻控制器10。

所述層燃鍋爐1的出煙通道上設置有除塵器14，除塵器14連接dcs系統(或plc系統)6，除塵器14的出口管路之后設置煙氣再循環風機3。除塵器14可對煙進行過濾，回收顆粒較大的灰塵和炭灰，將過濾后無雜質的煙送入煙氣再循環風機3，有利于風機更好的運行，提高風機的運行效率，還減小了對環境的污染。

所述送風機2連接層燃鍋爐1爐膛之間的風管5分為兩條，一條為上風管，連接層燃鍋爐1的爐膛中部，另一條為下風管，連接層燃鍋爐1的爐膛底部，所述電動調節閥二8分為一號電動調節閥和二號電動調節閥，一號電動調節閥控制上風管，二號電動調節閥控制下風管。這樣就可對層燃鍋爐1爐膛的底部和中部分別進風，更有利于對爐膛內的含氧量進行調節，優化燃燒。

實施例四

如圖1至圖2所示，一種基于煙氣再循環的層燃鍋爐煙氣含氧量控制系統，主要由層燃鍋爐1、送風機2、煙氣再循環風機3、氧化鋯分析儀4、風管5和dcs系統(或plc系統)6組成，所述層燃鍋爐1的爐膛與送風機2之間通過風管5連接，層燃鍋爐1的出煙口安裝氧化鋯分析儀4，層燃鍋爐1的出煙通道上設置煙氣再循環風機3，所述煙氣再循環風機3通過風管5連接送風機2的進風口，煙氣再循環風機3連接有第一風機變頻控制器10和電動調節閥一7，電動調節閥一7安裝在煙氣再循環風機3連接送風機2進風口的風管5上，所述送風機2連接有第二風機變頻控制器11，送風機2的出風口安裝有電動調節閥二8和壓力變送器9，所述dcs系統(或plc系統)6設置有主pid調節器12和輔pid調節器13，所述主pid調節器12連接氧化鋯分析儀4、第二風機變頻控制器11、電動調節閥二8和壓力變送器9，所述輔pid調節器13連接電動調節閥一7和第一風機變頻控制器10。

所述層燃鍋爐1的出煙通道上設置有除塵器14，除塵器14連接dcs系統(或plc系統)6，除塵器14的出口管路之后設置煙氣再循環風機3。除塵器14可對煙進行過濾，回收顆粒較大的灰塵和炭灰，將過濾后無雜質的煙送入煙氣再循環風機3，有利于風機更好的運行，提高風機的運行效率，還減小了對環境的污染。

所述送風機2連接層燃鍋爐1爐膛之間的風管5分為兩條，一條為上風管，連接層燃鍋爐1的爐膛中部，另一條為下風管，連接層燃鍋爐1的爐膛底部，所述電動調節閥二8分為一號電動調節閥和二號電動調節閥，一號電動調節閥控制上風管，二號電動調節閥控制下風管。這樣就可對層燃鍋爐1爐膛的底部和中部分別進風，更有利于對爐膛內的含氧量進行調節，優化燃燒。

所述送風機2和煙氣再循環風機3均采用離心式風機，便于調節排風參數，風機軸承箱均采用循環冷卻水進行冷卻，風機蝸殼均采取保溫絕熱措施。

本發明的控制原理為：

1.當氧化鋯分析儀4檢測到層燃鍋爐1的出煙口含氧量和壓力變送器9檢測到送風機2的出風口風壓均高于設定值時，主pid調節器12首先作用，向送風機2連接的第二風機變頻控制器11發出指令，降低送風機2的電機頻率，直到送風機2的電機頻率達到設定下限或出煙口含氧量達到設定值。在此過程中，當送風機2的出口風壓低于設定值時，輔pid調節器13也開始作用，向煙氣再循環風機3連接的第一風機變頻控制器10發出指令，增加煙氣再循環風機3的電機頻率；主pid調節器12繼續向第二風機變頻控制器11發出指令，降低送風機2的電機頻率，使送風機2的出口風壓保持在設定值，直到煙氣再循環風機3的電機頻率達到設定上限或出煙口含氧量達到設定值。調節過程中，相應電動調節閥對應動作。

2.當出煙口含氧量高于設定值，送風機2的出口風壓低于設定值時，輔pid調節器13作用，向第一風機變頻控制器10發出指令，增加煙氣再循環風機3的電機頻率，直到煙氣再循環風機3的電機頻率達到設定上限或出煙口含氧量達到設定值。當煙氣再循環風機3的電機頻率已達到設定上限，出煙口含氧量仍然低于設定值時，主pid調節器12也作用，向第二風機變頻控制器11發出指令，增加送風機2的電機頻率，直到出煙口含氧量達到設定值。調節過程中，相應電動調節閥對應動作。

3.當出煙口含氧量低于設定值，送風機2的出口風壓高于設定值時，輔pid調節器13首先作用，向第一風機變頻控制器10發出指令，降低煙氣再循環風機3的電機頻率，直到煙氣再循環風機3的電機頻率達到設定下限或出煙口含氧量達到設定值；在此過程中，當送風機2的出口風壓低于設定值時，主pid調節器12作用，向第二風機變頻控制器11發出指令，增加送風機2的電機頻率，使送風機2的出口風壓高于設定值，直到爐膛出口含氧量達到設定值。調節過程中，相應電動調節閥對應動作。

4.當出煙口含氧量和送風機2的出口風壓均低于設定值時，主pid調節器12作用，向第二風機變頻控制器11發出指令，增加送風機2的電機頻率，直到出煙口含氧量達到設定值；在此過程中，輔pid調節器13也作用，向第一風機變頻控制器10發出指令，降低煙氣再循環風機3的電機頻率，直到煙氣再循環風機3的電機頻率達到設定下限。調節過程中，相應電動調節閥對應動作。

本發明可產生如下效果：

1.能對層燃鍋爐1煙氣含氧量實現全自動控制，減少了人工操作強度，提高了運行控制的準確性、可靠性和穩定性；

2.增大了鍋爐的負荷變化范圍，能夠實現鍋爐在30％-110％額定負荷下穩定運行；

3.減少鍋爐在低負荷運行工況下過熱器、對流管束、省煤器等受熱面的積灰，提高了鍋爐的運行周期，也降低了排煙溫度，鍋爐在低負荷運行下，煙氣含氧量仍然能夠控制在8％以下(過量空系數為1.6)；在不增加固體和氣體未完全燃燒損失的同時，降低鍋爐排煙熱損失，鍋爐熱效率提高5％以上；

4.使鍋爐氮氧化合物初始排放濃度降低15-20％，節約了脫硝費用；

5.選用常規設備，利用鍋爐自身的dcs系統(或plc系統)6，資金投入較小，同時響應國家節能減排政策，節約煤炭資源，減少環境污染，具有顯著的經濟效益、社會效益和環保效益。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。