本發(fā)明屬于熱能工程，涉及蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，尤其是涉及一種全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)是以蒸汽發(fā)生器為基礎(chǔ)，通過加熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水使其汽化，從而達(dá)到輸出蒸汽的目的?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常具有能量利用率低和輸出蒸汽品質(zhì)低的問題，并且運(yùn)行過程沒有監(jiān)測系統(tǒng)易于出現(xiàn)故障。為此，人們進(jìn)行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。

2、例如，中國專利文獻(xiàn)公開了一種燃?xì)馐胶懔黛F化慣流混合快速加熱蒸汽發(fā)生方法及系統(tǒng)[申請?zhí)枺篶n200410051601.1]，包括燃?xì)鈱ζ訜幔蜔釤煂M(jìn)水管加熱后排放；以及水在進(jìn)入汽包前被熱煙加熱兩次；和熱煙經(jīng)內(nèi)外兩層水管之間后由煙囪排出。所說的系統(tǒng)包括爐體、燃?xì)獠糠?、煙囪、蒸汽發(fā)生裝置、恒流霧化系統(tǒng)、慣流混合系統(tǒng)、上水系統(tǒng)和蒸汽排放系統(tǒng)。其中最主要的部分應(yīng)屬爐體和進(jìn)水螺旋管，在爐體內(nèi)部設(shè)置有燃燒加熱室，燃燒加熱室的上方設(shè)置有汽包和進(jìn)水螺旋管，該螺旋管分為內(nèi)外兩層，兩層螺旋管之間有間隙(該間隙既是煙道)。工作時(shí)，燃?xì)馐紫葘ζ訜?，但不讓煙氣不是直接排出，而是對兩層螺旋管加熱，這樣更大限度的利用了熱量，縮短了水加熱轉(zhuǎn)換蒸汽的時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)省能源和節(jié)水的目的。

3、上述方案雖然具有較好的節(jié)省能源的效果。但是整體結(jié)構(gòu)依然缺乏監(jiān)測，易于出現(xiàn)故障。另一方面，其輸出的蒸汽容易混雜水，不能滿足更高的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種不易出現(xiàn)故障，輸出蒸汽品質(zhì)高，使用壽命長的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的另一目的是針對上述問題，提供一種全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法。

3、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：本一種全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法，包括如下步驟：

4、s1.開機(jī)準(zhǔn)備，先判斷水位是否達(dá)到爐體內(nèi)過水汽化管路高度的2/3處，若未達(dá)到則通過水泵以第一預(yù)設(shè)頻率進(jìn)行注水；

5、s2.若在預(yù)設(shè)注水時(shí)間內(nèi)未注滿至少2/3處，則判斷注水故障，報(bào)警并停止注水且不啟動系統(tǒng)，

6、若在預(yù)設(shè)注水時(shí)間內(nèi)注滿2/3處，則檢測燃?xì)鈮毫κ欠裾?，滿足條件則啟動系統(tǒng)；

7、s3.啟動系統(tǒng)時(shí)，先通過冷凝動力回路使冷凝器上冷凝水路與副水箱進(jìn)行熱交換，然后低氮燃燒器進(jìn)行高壓吹掃后點(diǎn)火，點(diǎn)火成功后，水泵以第二預(yù)設(shè)頻率緩慢進(jìn)行補(bǔ)水，且隨蒸汽溫度升降進(jìn)行頻率匹配；

8、s4.實(shí)時(shí)檢測汽水分離器中的溫度，若溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度，則汽水分離器的蒸汽出口關(guān)閉，旁路打開將水導(dǎo)入副水箱,直至溫度大于第二預(yù)設(shè)溫度時(shí)，旁路關(guān)閉，蒸汽出口打開；

9、s5.停機(jī)時(shí)，先停止低氮燃燒器并進(jìn)行后吹掃，然后水泵在低氮燃燒器停止輸出，當(dāng)蒸汽溫度低于第三預(yù)設(shè)溫度時(shí)，汽水分離器的排污口打開，且水泵以50赫茲補(bǔ)水，進(jìn)行過水汽化管路的沖洗排污，等沖洗達(dá)到預(yù)設(shè)沖洗時(shí)間時(shí)，水泵關(guān)閉，延時(shí)n分鐘后，排污口關(guān)閉。

10、通過在點(diǎn)火前設(shè)置水位檢測機(jī)制，可以有效避免干燒導(dǎo)致的各類故障。蒸汽出口在蒸汽達(dá)到設(shè)定溫度之后再打開的設(shè)計(jì)，是的蒸汽輸出更穩(wěn)定，蒸汽品質(zhì)更高。并且設(shè)有掃吹和排污機(jī)制可以延長設(shè)備使用壽命。

11、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，在步驟s1中，第一預(yù)設(shè)頻率為5-10赫茲；過水汽化管路離其底面1/3處設(shè)有第一水位計(jì)，離其底面2/3處設(shè)有第二水位計(jì)，通過第二水位計(jì)判斷水位是否達(dá)到爐體內(nèi)過水汽化管路高度的2/3處。通過精準(zhǔn)地控制水位，可以確保過水汽化管路內(nèi)的水能夠充分受熱并轉(zhuǎn)化為蒸汽。精準(zhǔn)的水位監(jiān)測和預(yù)警機(jī)制可以增強(qiáng)整個(gè)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這有助于減少因水位異常而導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)或故障，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。并且有助于提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低能耗，延長設(shè)備的使用壽命。并且其中的過水汽化管路是由翅片管組成，其翅片管的翅片上具有倒伏部分，設(shè)置倒伏部分可以使得翅片管之間貼合更加緊密，具有提高過水汽化管路汽化效率的作用。

12、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，所述的水泵連接的副水箱，副水箱連接純水箱，副水箱和純水箱內(nèi)分別設(shè)有副水箱水位計(jì)和純水水箱水位計(jì)，第一水位計(jì)、第二水位計(jì)、副水箱水位計(jì)和純水水箱水位計(jì)以脈沖信號監(jiān)測，每2秒通斷掃描一次，防止信號線粘連，傳輸虛假信號，若信號不能回傳作斷線故障處理，彈窗、報(bào)警，并屏幕提示處理步驟。通過在第一水位計(jì)、第二水位計(jì)、副水箱水位計(jì)和純水水箱水位計(jì)中使用脈沖信號進(jìn)行監(jiān)測，每2秒通斷掃描一次，可以實(shí)現(xiàn)對各個(gè)水箱內(nèi)水位的高精度實(shí)時(shí)監(jiān)測。這種設(shè)計(jì)確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)水位異常。若信號不能回傳，系統(tǒng)能夠自動判斷為斷線故障，并立即彈窗、報(bào)警，同時(shí)在屏幕上提示處理步驟。這種設(shè)計(jì)使得操作人員能夠迅速響應(yīng)并處理故障，降低了因故障導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

13、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，還包括爐膛溫度測量計(jì)、排煙溫度測量計(jì)、進(jìn)水溫度測量計(jì)、蒸汽溫度測溫計(jì)、蒸汽壓力變送器、進(jìn)水流量計(jì)的信號為4-20毫安信號，采用屏蔽線防止信號干擾，做脈沖通斷處理，防止虛假信號，若通斷后信號不能回傳的作斷線故障處理，報(bào)警、彈窗，屏幕提示處理步驟。上述各種測量計(jì)和變送器能夠精準(zhǔn)地測量和監(jiān)測爐膛溫度、排煙溫度、進(jìn)水溫度、蒸汽溫度、蒸汽壓力以及進(jìn)水流量等關(guān)鍵參數(shù)。這種精準(zhǔn)測量有助于確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題。進(jìn)而避免故障出現(xiàn)導(dǎo)致停機(jī)。

14、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，在步驟s2中，預(yù)設(shè)注水時(shí)間為2-3分鐘；

15、在步驟s4中，第一預(yù)設(shè)溫度為130度，第二預(yù)設(shè)溫度130度；

16、在步驟s5中，第三預(yù)設(shè)溫度120度，預(yù)設(shè)沖洗時(shí)間5-10分鐘。在停止輸出蒸汽后，將汽液分離器處的蒸汽溫度降低至120度以下時(shí)開啟排污閥，并進(jìn)行預(yù)設(shè)沖洗時(shí)間5-10分鐘的清洗過程，這有助于防止管道和設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。

17、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，在步驟s4中，通過含水量檢測器實(shí)時(shí)檢測汽水分離器中蒸汽中是否含水，若含水則汽水分離器的蒸汽出口關(guān)閉，旁路打開將水導(dǎo)入副水箱,直至汽水分離器中蒸汽不含水時(shí)，旁路關(guān)閉，蒸汽出口打開。通過實(shí)時(shí)檢測汽水分離器中蒸汽的含水量，可以確保輸出的蒸汽是干燥的，不含多余的水分。避免因?yàn)檎羝械乃钟绊戀|(zhì)量和輸出效率。

18、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，在步驟s3中，第二預(yù)設(shè)頻率為3-7赫茲，且隨蒸汽溫度升高逐漸增加水泵頻率直至15赫茲；

19、低氮燃燒器先以小火加熱15-25秒，然后延遲2-5秒后，逐漸增大火焰。第二預(yù)設(shè)頻率為3-7赫茲，并隨著蒸汽溫度的升高逐漸增加水泵頻率，直至達(dá)到15赫茲。這種設(shè)計(jì)可以確保水泵的流量與蒸汽需求相匹配，避免蒸汽壓力波動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。低氮燃燒器先以小火加熱15-25秒，然后延遲2-5秒后逐漸增大火焰。這種預(yù)熱過程有助于確保燃燒器內(nèi)部的溫度逐漸升高，達(dá)到穩(wěn)定燃燒的條件。

20、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，在步驟s3中，根據(jù)蒸氣壓力遞增的速度和目標(biāo)壓力值的對比控制燃燒器輸出的功率百分比，蒸汽壓力接近停止壓力時(shí)，以最小功率包壓。根據(jù)蒸氣壓力的變化實(shí)時(shí)調(diào)整燃燒器的輸出功率，可以確保蒸汽系統(tǒng)在不同工況下都能以最優(yōu)的能源利用效率運(yùn)行。當(dāng)蒸汽壓力接近停止壓力時(shí)，以最小功率包壓，既能維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，又能最大限度地減少能源消耗。

21、在上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法中，在步驟s3中，水泵包括水泵一和水泵二，水泵一的變頻器根據(jù)蒸汽溫度測溫計(jì)和進(jìn)水流量計(jì)，自動控制進(jìn)水頻率，當(dāng)水泵一頻率快提升后進(jìn)水流量未見快速提升或下降時(shí)，自動啟用水泵二進(jìn)行低赫茲補(bǔ)水，達(dá)到正常進(jìn)水量后，水泵二自動進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；

22、若水泵一的變頻器在工作時(shí)發(fā)生故障報(bào)警時(shí)，立即自動復(fù)位清楚故障代碼，若該變頻器故障累計(jì)到10次以上，則自動切換到水泵二運(yùn)行，同時(shí)每出現(xiàn)一次故障均記錄至plc控制系統(tǒng)，且通過人機(jī)交互面板提示彈窗，但不報(bào)警；

23、若水泵一和水泵二自動復(fù)位次數(shù)用使用完畢，則報(bào)警停爐，高壓吹掃直至爐膛溫度低至200度。通過水泵一的變頻器根據(jù)蒸汽溫度測溫計(jì)和進(jìn)水流量計(jì)自動控制進(jìn)水頻率，可以確保進(jìn)水流量與蒸汽需求相匹配，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)水泵一頻率快速提升后進(jìn)水流量未見明顯變化時(shí)，自動啟用水泵二進(jìn)行低赫茲補(bǔ)水，可以進(jìn)一步確保系統(tǒng)的穩(wěn)定供水，避免缺水或過量供水導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)水泵一和水泵二的自動復(fù)位次數(shù)用盡時(shí)，系統(tǒng)會報(bào)警停爐，并進(jìn)行高壓吹掃直至爐膛溫度低至200度。這種設(shè)計(jì)可以確保在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)停機(jī)，避免故障擴(kuò)大對設(shè)備造成更大的損害。

24、本一種適用于上述的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生方法的全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，包括爐體，所述的爐體上連接有低氮燃燒器，所述的低氮燃燒器的筒狀燃燒頭橫置于爐體的爐膛內(nèi)，在筒狀燃燒頭與爐體之間設(shè)有沿筒狀燃燒頭軸向上分布且能被筒狀燃燒頭產(chǎn)生的火焰加熱的過水汽化管路，過水汽化管路使進(jìn)入的水流先徑向螺旋流動，再軸向螺旋流動，后徑向螺旋流動汽化流出，所述的冷凝器上設(shè)有上下分布的冷凝水路和預(yù)熱水路，所述的冷凝水路通過冷凝動力回路與副水箱相連，所述的預(yù)熱水路一端與過水汽化管路進(jìn)水端相連，另一端通過供水管并聯(lián)有兩個(gè)水泵且通過兩個(gè)水泵與副水箱相連，在供水管上連接有進(jìn)水流量計(jì)，所述的過水汽化管路出汽端與汽水分離器相連，所述的汽水分離器上設(shè)有蒸汽壓力變送器，在汽水分離器的蒸汽出口上設(shè)有控汽閥，在汽水分離器上設(shè)有蒸汽溫度測溫計(jì)，所述的汽水分離器底部設(shè)有旁路出口和排污口，旁路出口通過旁路閥與副水箱相連，排污口與排污閥相連；

25、所述的過水汽化管路上離其底面1/3處設(shè)有第一水位計(jì)，過水汽化管路上離其底面2/3處設(shè)有第二水位計(jì)；

26、所述的低氮燃燒器、蒸汽溫度測溫計(jì)、兩個(gè)水泵、冷凝動力回路、進(jìn)水流量計(jì)、蒸汽壓力變送器、第一水位計(jì)和第二水位計(jì)連接在plc控制系統(tǒng)，所述的plc控制系統(tǒng)還連接有報(bào)警器和人機(jī)交互面板；

27、所述的plc控制系統(tǒng)上還連接有爐膛溫度測量計(jì)、排煙溫度測量計(jì)和進(jìn)水溫度測量計(jì)；

28、所述的副水箱連接有純水箱，副水箱和純水箱內(nèi)分別設(shè)有副水箱水位計(jì)和純水水箱水位計(jì)，所述的副水箱水位計(jì)和純水水箱水位計(jì)連接在plc控制系統(tǒng)上。

29、過水汽化管路的設(shè)計(jì)使得進(jìn)入的水流先徑向螺旋流動，再軸向螺旋流動，后徑向螺旋流動汽化流出。這種流動方式增加了水流與火焰的接觸面積和時(shí)間，提高了水汽化效率。冷凝器上設(shè)有上下分布的冷凝水路和預(yù)熱水路，利用回收的熱量對進(jìn)入過水汽化管路的水進(jìn)行預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收和再利用，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的能效。

30、系統(tǒng)配備了多個(gè)傳感器和測量計(jì)，如爐膛溫度測量計(jì)、排煙溫度測量計(jì)、進(jìn)水溫度測量計(jì)等，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。plc控制系統(tǒng)的應(yīng)用使得系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測和控制各項(xiàng)參數(shù)，如水位、溫度、壓力等，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

31、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本全預(yù)混低氮蒸汽發(fā)生系統(tǒng)及方法的優(yōu)點(diǎn)在于：1.配備多種傳感器及控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測異常狀態(tài)避免故障發(fā)生。2.設(shè)有蒸汽輸出檢測機(jī)構(gòu)，輸出蒸汽品質(zhì)高。3.配備有自清潔機(jī)構(gòu)，使用壽命長。4.設(shè)有備用循環(huán)機(jī)構(gòu)，蒸汽輸出過程穩(wěn)定。5.控制系統(tǒng)設(shè)有操控顯示屏，自動化程度高便于操控。6.具備節(jié)能設(shè)計(jì)，能量損耗低。