[发明专利]一种通过检测火焰状态调节富氧流量提高工业炉窑热效率的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种通过检测火焰状态调节富氧流量提高燃烧炉热效率的方法，特别适用于已经配备富氧助燃装置的工业炉窑，提高其热效率。

背景技术

当今世界能源短缺，各类化石能源价格大幅攀升，很多耗能大户企业效益大大降低，严重束缚了企业长远发展，尤其是使用工业炉窑的企业现象更为明显，因此提高能源利用率、降低能源消耗成为提高企业效益的必然之路。随着国家对节能减排越来越重视，已经有许多企业配备了富氧助燃节能装置。

目前随着富氧助燃技术的推广，相应出现的问题也越来越多：

1、只注重利用先进的制氧技术获得30％左右浓度的富氧气体，代替部分助燃空气以减少进风量，从而减少惰性气体带走的热量，同时提高氧含量促进燃烧从而达到节能；但并没有充分利用这些富氧资源增加其热辐射效率。

2、由于不同种类的燃料燃烧时火焰闪烁频率不同，每种火焰闪烁频率下的火焰强度也不一样，因而不同种类的燃料燃烧时需要的富氧流量也不一样，富氧助燃装置不能根据实际情况调节流量，很难达到预期的节能效果。

3、完全凭经验匹配富氧流量是不合理的：燃烧是个非常复杂的化学过程，与炉膛热辐射及其分布是没关联的，因此靠肉眼观察火焰和助燃风机风量去匹配富氧流量是不科学的，这样往往会出现：1、富氧流量配置过大，造成客户投资成本浪费；2、富氧流量配置过小，达不到预期的节能效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过检测火焰状态调节富氧流量提高工业炉窑热效率的方法。

本发明的目的是通过如下途径实现的：一种通过检测火焰状态调节富氧流量提高工业炉窑热效率的方法，该方法包括以下步骤：

A.光电信号转换：使用光电传感器将燃烧火焰光信号转换成对应的燃烧火焰模拟量信号Q0； 

B.信号处理，包括以下子步骤：

a.对燃烧火焰模拟量信号Q0进行信号放大、信号滤波处理，得到处理后信号Q1；

b.从信号Q1中分离出代表火焰闪烁频率的交流信号Qa和代表火焰强度的直流信号Qb； 

c.对代表火焰闪烁频率的交流信号Qa和代表火焰强度的直流信号Qb分别进行运算放大处理，得到运算放大处理后对应信号QA和QB，使QA和QB的量值在相同的数量级范围内；

d.将QB转换成数字信号，并进行数据采集：得到时间序列火焰强度信号离散值 X ；

e.将QA转换成数字信号，并进行数据采集，得到等间隔连续采样值Qk；并进行频谱分析得到时间序列火焰闪烁频率信号Y ；

C.信号分析与调节富氧流量，包括以下子步骤：

a.连续监测火焰强度信号离散值X的变化，以及火焰闪烁频率信号离散值的Y变化；

b.根据两种信号的时间序列相关系数变化趋势判断火焰状态：如果相邻时间间隔内的相关系数变化值ΔQt和ΔYt小于设定值，则判断富氧含量不足，需要增加富氧流量；大于设定值，则判断富氧含量过大，需要减少富氧流量。

作为本方案的进一步优化，在所述C步骤中的b步骤中，ΔQt和ΔYt是否小于设定值。 

本发明一种通过检测火焰状态调节富氧流量提高工业炉窑热效率的方法，根据不同种类的燃料燃烧时需要的富氧量的不同，调节富氧流量，从而达到节能减排的目的。本发明避免了以往那种凭经验判断，匹配富氧流量的做法，造成客户投资浪费或达不到客户预期的节能效果。

具体实施方式

本发明一种通过检测火焰状态调节富氧流量提高工业炉窑热效率的方法，包括光电信号转换步骤、信号处理步骤、信号分析与富氧流量调节步骤。本实施例中，信号输入步骤由对可见光波长敏感的可见光光电传感器将火焰信号转换为对应的模拟量信号；信号处理步骤由硬件电路和置于单片机中的软件程序完成；信号分析与富氧流量调节步骤由置于单片机中的软件程序和PLC完成。 

该方法包括以下步骤：

A.光电信号转换：使用光电传感器将燃烧火焰光信号转换成对应的燃烧火焰模拟量信号Q0； 

B.信号处理，包括以下子步骤：

a.对燃烧火焰模拟量信号Q0进行信号放大、信号滤波处理，得到处理后信号Q1；

b.从信号Q1中分离出代表火焰闪烁频率的交流信号Qa和代表火焰强度的直流信号Qb； 

c.对代表火焰闪烁频率的交流信号Qa和代表火焰强度的直流信号Qb分别进行运算放大处理，得到运算放大处理后对应信号QA和QB，使QA和QB的量值在相同的数量级范围内；