[發明專利]用于燃燒系統控制的系統和方法

在審

• 申請號: 201780081030.1
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN110088532A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: C.諾伊舍弗;C.博朱托;J.奎因
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: F23N1/00
• 分類號: F23N1/00;F23N3/00;F23N5/00;F23N5/24;F23C7/00;F23N5/02;F23N5/08;F23L3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 萬欣;傅永霄

一種燃燒系統包括：燃燒室；燃燒室中的多個燃料引入位置，在多個燃料引入位置處向燃燒室提供燃料和空氣以用于燃燒；與各燃料引入位置相關聯的流體流控制裝置，各流體流控制裝置是可控制的，以改變供應給各燃料引入位置的空氣的量；多個感測裝置，其配置成監測燃燒系統的多個運行參數；以及控制單元，其配置成控制各流體流控制裝置，以獨立于在其它燃料引入位置處供應的空氣的量來控制在各燃料引入位置處供應的空氣的量，并且取決于多個運行參數中的至少一個來控制提供給所有其它空氣引入位置的空氣的量，以使提供給燃燒室的過量空氣最少。

技術領域

本發明的實施例大體上涉及燃燒系統，且更特別地涉及用于優化用于鍋爐、爐膛(furnace，有時稱為熔爐)和燃燒加熱器的燃燒系統的控制和性能的系統和方法。

背景技術

鍋爐典型地包括爐膛，燃料在爐膛中燃燒來生成熱，以產生蒸汽。燃料的燃燒形成熱能或熱，熱能或熱用于對液體(諸如水)加熱且使其蒸發，這產生蒸汽。生成的蒸汽可用于驅動渦輪以發電，或提供熱以用于其它目的。化石燃料(諸如粉煤)是在用于鍋爐的許多燃燒系統中使用的典型燃料。例如，在空氣燃燒式粉煤鍋爐中，大氣空氣被供給到爐膛中，且與粉煤混合以用于燃燒。在氧氣燃燒式粉煤鍋爐中，濃縮水平的氧氣被供給到爐膛中，且與粉煤混合以用于燃燒。

如本領域中已知的那樣，對于燃燒系統的高效且清潔的運行而言，燃料和空氣在其被引入到噴嘴或噴燃器以用于燃燒時恰當地混合是必不可少的。在完全燃燒狀況和理想混合狀況下，理論上有可能在百分之零的過量空氣的情況下使所有燃料發生反應。在沒有過量空氣的情況下燃燒所有燃料的空氣/氧氣與燃料的理想比被稱為化學計量比。然而，在實踐中，從未實現完美的混合和溫度狀況，從而有必要使用一定量的過量空氣以確保燃料完全燃燒。特別地，如果過量空氣未添加到燃燒過程，則未燃燒碳、煙灰、煙和一氧化碳廢氣可形成額外的排放物和熱傳遞表面污垢。從安全性觀點來看，恰當地控制過量空氣會降低火焰不穩定性和其它危險性。現有的燃燒系統可使用20-30%以上的過量空氣，以確保在各種各樣的燃燒燃料的情況下且在所有可能的負荷和燃燒狀況下可靠地運行。

盡管從實踐的觀點來看需要過量空氣，然而太多的過量空氣可降低鍋爐效率。因此，必須在下者之間找到平衡：提供過量空氣的最優的量以實現理想燃燒且防止與太少的過量空氣相關聯的燃燒問題，同時不提供降低效率且增加NO_x排放量的太多的過量空氣。

鑒于上文，需要用于控制用于鍋爐的燃燒系統的系統和方法，其不斷地探尋最低的可能的過量空氣狀況以使效率最大，同時維持最佳的主噴燃器區化學計量比以使排放量最少，并且同時賦予保持運行和安全性所需的許多實時運行過程約束。

發明內容

在實施例中，提供了一種燃燒系統。燃燒系統包括：燃燒室；燃燒室中的多個燃料引入位置，在多個燃料引入位置處向燃燒室提供燃料和空氣以用于燃燒；與各燃料引入位置相關聯的流體流控制裝置，各流體流控制裝置是可控制的，以改變供應給各燃料引入位置的空氣的量；多個感測裝置，其配置成監測燃燒系統的多個運行參數；以及控制單元，其配置成控制各流體流控制裝置，以獨立于在其它燃料引入位置處供應的空氣的量來控制在各燃料引入位置處供應的空氣的量，并且取決于多個運行參數中的至少一個來控制提供給所有其它空氣引入位置的空氣的量，以使提供給燃燒室的過量空氣最少。

在另一個實施例中，提供了一種控制燃燒系統的方法。該方法包括以下步驟：在多個燃料引入位置處將燃料和空氣引入到燃燒室；監測燃燒系統的多個運行參數；以及通過取決于多個運行參數中的至少一個來單獨地控制在燃料引入位置中的各個處供應給燃燒室的空氣的量，使提供給燃燒室的過量空氣的量最少。

在又一個實施例中，提供了一種鍋爐。鍋爐包括：燃燒室；燃燒室中的多個燃料引入位置，其用于將燃料引入到燃燒室以用于燃燒；多個流體流控制裝置，各流體流控制裝置是可控制的，以改變供應給鍋爐的空氣的量；多個感測裝置，其配置成監測燃燒系統的多個運行參數；以及控制單元，其配置成取決于多個運行參數中的至少一個來控制供應給鍋爐的空氣的量，以連續地優化提供給燃燒室的過量空氣的量。