一種用于燃煤鍋爐的精準燃燒調控系統的制作方法

本發明涉及燃煤鍋爐燃燒調控，具體為一種用于燃煤鍋爐的精準燃燒調控系統。

背景技術：

1、燃煤鍋爐是一種利用煤炭作為燃料進行加熱水或產生蒸汽的設備。煤炭經燃燒產生的熱能被傳遞給鍋爐內的水或其它工質，使其升溫、蒸發或加熱，用于供暖、發電或工業生產等用途。

2、燃煤鍋爐通常由爐膛、燃燒設備、換熱設備、控制系統等部分組成。煤炭在爐膛內燃燒，釋放熱能，將水轉化為蒸汽或加熱供暖系統。燃煤鍋爐廣泛應用于工業生產、供暖系統、發電廠等領域，是一種傳統且常見的鍋爐類型。

3、燃燒調控系統是用于控制和優化燃燒過程的系統。在燃煤鍋爐中，燃燒調控系統能夠確保煤炭的充分燃燒，提高燃燒效率，減少污染物排放，并保持鍋爐運行的穩定性和安全性，但目前的部分燃燒調控系統的智能化程度較低，缺乏自學習和自適應能力，無法根據實時數據進行動態調整，進而影響燃燒調控系統的精確性，造成燃料的不充分燃燒，甚至出現爆燃現象。

技術實現思路

1、(一)解決的技術問題

2、針對現有技術的不足，本發明提供了一種用于燃煤鍋爐的精準燃燒調控系統，具備通過將火焰大小和火焰位置的函數關系作為判斷鍋爐內燃燒的參考因素，同時，分別計算溫度數據、壓力數據以及空氣流速數據作為輔助參考因素，并將計算得出的溫度數據、壓力數據以及空氣流速數據分別與預設的閾值進行對比，判斷這些數值是否超出預設的閾值，并將火焰大小異常與溫度數據、壓力數據以及空氣流速數據產生的異常結合，判定鍋爐是否出現異常，并根據對應的異常數據對鍋爐作出對應的實時控制，提高燃燒調控系統的精確性，避免燃料不充分燃燒，同時，能夠提前預測是否將要出現爆燃，并作出對應控制，避免爆燃現場產生等優點，解決了上述問題。

3、(二)技術方案

4、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于燃煤鍋爐的精準燃燒調控系統，其特征在于：包括鍋爐燃燒數據采集模塊、鍋爐燃燒數據分析模塊以及控制模塊；

5、所述鍋爐數據采集模塊好包括火焰輻射紅外傳感單元、鍋爐溫度采集單元、壓力采集單元以及空氣流速傳感單元；

6、所述火焰輻射紅外傳感單元用于采集鍋爐內火焰的實時大小數據和火焰實時位置數據，所述火焰實時大小數據為火焰在燃燒時，測量的得到的在二維面積大小，表示為m，所述火焰實時位置數據為火焰在燃燒時，測量得到的在二維坐標中的位置數據，表示為h(x,y)；

7、所述鍋爐溫度采集單元用于采集鍋爐內部在燃燒時的實時溫度數據，表示為w，所述壓力采集單元用于采集鍋爐內部在燃燒時的實時壓力數據，表示為yl，所述空氣流速傳感單元用于采集鍋爐內部在燃燒時，其內部進氣管道的端口位置的實時空氣流速數據，表示為ls；

8、所述鍋爐燃燒數據采集模塊將采集到的火焰實時大小數據m、火焰實時位置數據h(x,y)、實時溫度數據w、實時壓力數據yl以及實時空氣流速數據ls按照每采集到10個數據組成一個數據集，所述火焰實時大小數據集表示為{mn-9、mn-8、...、mn}，所述火焰實時位置數據集表示為{hn-9(xn-9,yn-9)、hn-8(xn-8,yn-8)、...、hn(xn,yn)}，所述實時溫度數據集表示為{wn-9、wn-8、...、wn}，所述實時壓力數據集表示為{yln-9、yn-8、...、yln}，所述實時空氣流速數據集表示為{lsn-9、lsn-8、...、lsn}，且集合中n-9、n-8、...、n表示為各個集合數據集中的各個數據為連續的10個數據，所述所述鍋爐燃燒數據采集模塊將各個數據集發送至鍋爐燃燒數據分析模塊中；

9、所述鍋爐燃燒數據分析模塊分別對火焰實時大小數據集、火焰實時位置數據集、實時溫度數據集、實時壓力數據集以及實時空氣流速數據進行預處理，得出火焰大小數值zm、火焰位置數據zh(zx,zy)、溫度數據zw、壓力數據zyl以及空氣流速數據zls；

10、所述鍋爐燃燒數據分析模塊根據火焰位置數據zh(zx,zy)計算火焰大小預測值ym，并將火焰大小預測值ym與火焰大小數值zm對比，判斷火焰狀態是否異常，當出現異常時，發出異常信號一，所述鍋爐燃燒數據分析模塊將計算得出的溫度數據zw與預設的溫度閾值wyz進行對比，判斷鍋爐溫度是否出現異常，出現異常時，發出異常信號二，所述鍋爐燃燒數據分析模塊將計算得出的壓力數據zyl與預設的壓力閾值ylyz對比，判斷鍋爐內的壓力是否出現異常，出現異常時，發出異常信號三，所述鍋爐燃燒數據分析模塊將計算得出的空氣流速數據zls與預設的空氣流速閾值lsyz對比，判斷進氣管道的空氣流速是否異常，當出現異常時，發出異常信號四；

11、所述鍋爐燃燒數據分析模塊將出現的多個異常信號發送至控制模塊中；

12、所述控制模塊根據對應的異常信號，控制鍋爐降壓或增減空氣流速。

13、優選的，所述zx算法表達式如下：

14、

15、所述zy的算法表達式如下：

16、

17、公式中，i＝n-9表示從火焰實時位置數據集中的xn-9和yn-9開始計算，10表示xn-9～xn和yn-9～yn每組數據有10個，xi和yi分別表示從xn-9、yn-9開始計算，所得出的結果作為火焰位置，形成火焰位置數據zh(zx,zy)。

18、優選的，所述火焰大小數值zm的算法表達式如下：

19、

20、公式中，10表示火焰實時大小數據集中的數量為10個，表示火焰實時大小數據集中的mn-9～mn的乘積，得出乘積后，開方得出的平均數作為火焰大小數值zm。

21、優選的，所述火焰大小預測值ym算法表達式如下：

22、

23、公式中，e為自然數底數，-(zx2+zy2)表示負二次型，即為點(zx,zy)到二維坐標系中原點(0,0)的距離的平方負數，點(zx,zy)距離原點越遠，則-(zx2+zy2)越小，ym值則越大。

24、優選的，所述溫度數據zw算法表達式如下：

25、

26、公式中，10表示實時溫度數據集中有10個數據，i＝n-9表示從實時溫度數據集中wn-9開始計算。

27、優選的，所述壓力數據zyl算法表達式如下：

28、

29、公式中，10表示實時壓力數據集中有10個數據，i＝n-9表示從實時溫度數據集中yln-9開始計算。

30、優選的，所述空氣流速數據zls算法表達式如下：

31、

32、公式中，10表示實時壓力數據集中有10個數據，表示從實時溫度數據集中開始計算。

33、優選的，所述數據分析模塊將火焰大小預測值ym與火焰大小數值zm的對比方法如下：

34、當火焰大小預測值ym等于火焰大小數值zm時，判定鍋爐內燃燒處于正常狀態；

35、當火焰大小預測值ym大于火焰大小數值zm時，判定鍋爐內燃燒處于過量燃料或即將出現爆燃；

36、當火焰大小預測值ym小于火焰大小數值zm時，判定鍋爐內燃燒處于燃燒不充分情況。

37、優選的，當所述控制模塊同時接收到異常信號一和異常信號四時，判定鍋爐內空氣不足，導致燃燒不充分，發出增加空氣流速信號；

38、當所述控制模塊同時接收到發出異常信號三和異常信號二時，判定鍋爐內壓力過大，發出降壓信號；

39、當所述控制模塊同時接收到異常信號一、異常信號二和異常信號二時，判定鍋爐內存在即將爆燃或過量燃料的情況，發出停止供料和減少空氣流速信號。

40、優選的，所述控制模塊根據增加空氣流速信號、降壓信號、停止供料和減少空氣流速信號控制鍋爐的空氣流速、泄壓以及供料。

41、與現有技術相比，本發明提供了一種用于燃煤鍋爐的精準燃燒調控系統，具備以下有益效果：

42、本發明通過將火焰大小和火焰位置的函數關系作為判斷鍋爐內燃燒的參考因素，同時，分別計算溫度數據、壓力數據以及空氣流速數據作為輔助參考因素，并將計算得出的溫度數據、壓力數據以及空氣流速數據分別與預設的閾值進行對比，判斷這些數值是否超出預設的閾值，并將火焰大小異常與溫度數據、壓力數據以及空氣流速數據產生的異常結合，判定鍋爐是否出現異常，并根據對應的異常數據對鍋爐作出對應的實時控制，提高燃燒調控系統的精確性，避免燃料不充分燃燒，同時，能夠提前預測是否將要出現爆燃，并作出對應控制，避免爆燃現場產生。