[发明专利]基于多参量检测的加热炉可视化燃烧控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了基于多参量检测的加热炉可视化燃烧控制系统，包括用于在线精密检测烟气中CO含量的CO分析仪、用于在线检测炉膛内O₂含量的O₂分析仪、可视化监测装置、压力传感器、变频器、引风机、驱动器、风门挡板以及与CO分析仪、O₂分析仪、压力传感器闭环控制连接的DCS控制系统，所述DCS控制系统根据设定的控制系统安全调节阈值控制驱动器以及变频器，优化调整加热炉燃烧状态，所述可视化监测装置显示加热炉内烧嘴燃烧状态，估算燃烧效率，计算炉膛横向温度均匀性和纵向温度梯度，还公开了其控制方法。本发明采用多参量的可视化燃烧控制方法，使加热炉始终处于近理论燃烧状态，提高燃烧效率、提高装置运行效率、降低污染物排放，特别是CO₂和NO_x的排放。

技术领域

本发明涉及燃烧系统及方法，具体涉及加热炉可视化燃烧控制系统及控制方法。

背景技术

加热炉是冶金、化工、石油化工、有色金属等行业重要的耗能设备，同时也是二氧化碳、氮氧化物等污染物排放的主要来源之一，国内加热炉多采用过氧燃烧控制技术，存在燃烧效率低、炉管表面氧化渗碳速度快、污染排放多，炉管使用寿命短和安全隐患等问题，专利CN201410341338.3公开了一种基于PLC的低氮氧化物控制方法和系统，根据氮氧化物实测值和排放目标值进行对比，DCS控制二次风门开度指令和分离式燃尽风SOFA风门开度指令，实现锅炉得低氮燃烧和优化运行，但氮氧化物浓度值难以连续在线测量，且该方法所示结构仅为电厂燃煤锅炉，专利CN01133648.X公开了一种锅炉多火嘴炉膛燃烧优化控制方法，通过在炉膛内布置多个火焰图像探测器获取炉膛三维温度场分布，根据火焰中心偏离其理想位置的状态给出燃烧炉中燃料量和风量的分配控制指令，该方法对火焰图像进行采集，瞬态干扰较大，对炉膛三维温度场的模拟方法可靠性要求高。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于多参量检测的加热炉可视化燃烧控制系统，和该控制系统的控制方法，DCS控制系统根据加热炉排放烟气中CO浓度、炉膛负压、O₂浓度检测值进行优化控制决策，控制引风机转速及风门挡板开度，通过可视化监测装置直观显示烧嘴配风、估算燃烧效率，测量目标温度，为燃烧优化控制系统提供丰富的检测手段和评估方法，并直接反馈于控制系统，保障最佳优化控制效果，实现节能、降耗、减排，特别是降低NO_X和CO₂的排放。

技术方案：本发明所述的基于多参量检测的加热炉可视化燃烧控制系统，包括用于在线精密检测烟气中CO含量的CO分析仪、用于在线检测炉膛内O₂含量的O₂分析仪、可视化监测装置、压力传感器、变频器、引风机、驱动器、风门挡板以及与CO分析仪、O₂分析仪、压力传感器闭环控制连接的DCS控制系统，用于检测装置运行状态参数的CO分析仪、O₂分析仪和压力传感器将结果信号发送至DCS控制系统，所述引风机通过变频器连接于DCS控制系统，所述风门挡板通过驱动器连接于DCS控制系统，所述DCS控制系统根据设定的控制系统安全调节阈值控制驱动器以及变频器，进而调节风门挡板开度和引风机转速，优化调整加热炉燃烧状态，所述可视化监测装置显示加热炉内烧嘴燃烧状态，估算燃烧效率，计算炉膛横向温度均匀性和纵向温度梯度。

优选的，所述CO分析仪包括分别安装于加热炉顶部烟道上的发射端和接收端，所述发射端包括光源、驱动电路和准直光路，所述接收端包含耦合光路、探测器和信号处理电路。

优选的，所述可视化监测装置利用红外辐射测温原理测量目标表面温度以及烧嘴燃烧火焰形态，所述可视化监测装置的探测器像元根据在特定波段连续接收到的红外辐射变化计算燃烧效率，实时监测燃烧控制状态及效果，并反馈于燃烧控制系统。

优选的，所述O₂分析仪安装于加热炉拱顶或横跨段，并测量烟气中O₂浓度含量。