[实用新型]锅炉炉膛温度场分布控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及锅炉燃烧控制技术领域，特别涉及一种用于控制锅炉炉膛内温度场分布的系统。

背景技术

锅炉是通过燃烧将燃料内的潜在能量释放，或利用其他释放的能量将水变成蒸汽或过热蒸汽；或将水加热变成一定温度的热水；或将有机热载体加热到一定温度而输出的热能设备。我国在用的工业锅炉中将近85％是燃煤锅炉，而我国燃煤工业锅炉以层燃为主，并且以链条炉排锅炉为主。因此，链条锅炉的经济运行对节能、改善环境和企业能否正常生产都至关重要。链条炉排锅炉是一种结构相对简单的层燃锅炉，其结构如图1所示。图1中，1为炉膛，2为锅筒，3为炉排，4为给煤机，5为风室，6为省煤器，7为烟道，8为空预器。

据统计，我国工业锅炉年耗煤4亿吨，每年向大气排放600万吨SO2、800万吨烟尘、1.64亿吨CO2、8700万吨灰渣，工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二，仅次于电站锅炉。在一些全国重点城市，工业锅炉造成的污染和能源消耗已经超过了电站锅炉。造成这种情况有多种原因，其中一个重要原因是锅炉热效率低，能耗大。由于没有相对完善的控制系统，司炉工在进行锅炉调节时，都是按照经验进行调节，虽然也有相关理论的指导，但是锅炉的运行工况相当复杂，影响锅炉运行效率的变量也多，经验的累积也需要相当长的过程。据文献记载，我国工业锅炉的设计热效率在72％-80％之间，接近国际水平，但工业锅炉的实际运行效率只有60％-65％，远低于国际水平。由此，从能源利用的角度来说，如何寻找一个完善的控制方案来对运行中的锅炉进行调节以提高锅炉的实际运行效率是十分必要的。

多年来，在如何提高锅炉经济运行方面已经有相当多的研究与成就。相关学者分别从机械结构、运行调节方式和企业管理等多个方面提出了不同的方法来保证经济运行。对于如何控制锅炉的燃烧过程达到经济运行的目的并保证锅炉的安全生产，也有很多学者提出了一些有效的控制方案，如基于神经网络和遗传算法的锅炉燃烧优化方法，采用专家控制器来控制负荷信号可以实现其对送风量的控制，锅炉燃烧系统的模糊预测控制等。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题在于如何实现锅炉炉膛内温度场的分布控制，以提高锅炉经济运行。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案提供了一种锅炉炉膛温度场分布控制系统，包括图像采集装置、温度场测量装置、中央控制装置、火焰颜色控制装置以及火焰形状控制装置；其中，

图像采集装置用于接收炉膛内的高温辐射能量信号并处理，以获取二维辐射图像；

温度场测量装置存储有预置的炉膛温度场分布模型，其与所述图像采集装置和所述中央控制装置连接，用于实时接收所述二维辐射图像，并根据需要输出当前温度场分布信息；

中央控制装置存储有预置的输出分布控制模型，其与所述温度场测量装置、火焰颜色控制装置以及所述火焰形状控制装置连接，用于根据所述当前温度场分布信息输出控制指令；

火焰颜色控制装置与锅炉鼓风机、引风机及给煤装置连接，用于响应中央控制装置的控制指令调节炉膛内的风煤比，从而获得期望的火焰颜色；

火焰形状控制装置与沿煤层分布的多个风室连接，用于响应中央控制装置的指令调节各风室处的风量，从而获得期望的火床位置及火床长度。

优选地，所述图像采集装置包括鱼眼摄像机。

优选地，所述预置的炉膛温度场分布模型用于描述炉膛内二维辐射图像与三维温度场分布之间的关系。

优选地，所述预置的炉膛温度场分布模型的特征量包括：火焰中心坐标、火焰中心温度值、指定断面平均温度以及断面火焰中心偏斜度。

优选地，所述预置的输出分布控制模型用于描述锅炉参数与火焰形状及火焰颜色之间的关系。

优选地，所述给煤装置包括给煤机、给煤挡板以及炉排。

优选地，所述预置的输出分布控制模型的控制量包括：鼓风机频率、给煤机进给率、风室开度、给煤挡板位置以及给煤机频率。

(三)有益效果

根据本实用新型的锅炉炉膛温度场分布控制系统，能够实现对火焰的形状和颜色比较精准的自动控制，使锅炉长期稳定的运行在一个比较理想的工况下，不仅能显著提高煤的利用率即锅炉的热效率，也能提高锅炉的安全性并降低工人的劳动强度。

附图说明

图1是链条炉排锅炉的结构示意图；

图2是根据本实用新型的锅炉炉膛温度场分布控制系统的结构示意图；

图3示出了最佳燃烧工况时的火焰颜色及形状。