專利名稱：催化燃燒控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)獯呋紵鞯拇呋紵刂葡到y(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
人類的生存和發(fā)展依賴著能源的開發(fā)和利用，但由能源開發(fā)和利用帶來(lái)的環(huán)境污染等負(fù)面影響，也日益威脅著人類的生存和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。如由礦物燃料普通燃燒產(chǎn)生的排放物SO2、NOx、CO2、CO和未完全燃燒的碳?xì)浠衔颱HC，造成酸雨、光化學(xué)煙霧和溫室效應(yīng)，對(duì)生態(tài)造成嚴(yán)重破壞并威脅著人類健康。要解決由于燃燒造成的環(huán)境污染問(wèn)題，必須改變傳統(tǒng)落后的燃燒方式，提高燃燒效率，開發(fā)研制新的燃燒器和燃燒控制技術(shù)，對(duì)燃燒污染進(jìn)行綜合防治。
催化燃燒能從根本上解決普通燃燒帶來(lái)的燃燒效率低和污染排放高的新技術(shù)，它是借助催化劑，在一定條件下控制燃燒化學(xué)反應(yīng)過(guò)程并釋放出熱量。催化燃燒能降低活化能，加速必要的化學(xué)反應(yīng)，使有害的或不必要的反應(yīng)降低到最低限度。目前天然氣催化燃燒已實(shí)現(xiàn)燃燒效率高于99.99％，而煙氣排放的有害物NOx、CO、UHC均小于10×10-6， 由此可見，催化燃燒能對(duì)燃料完全燃燒并對(duì)污染物進(jìn)行有效控制，是非常理想和環(huán)境友好的燃燒方式。
催化燃燒機(jī)理復(fù)雜，條件苛刻，必須在一定條件下才能發(fā)生反應(yīng)，其核心技術(shù)是催化劑組分、制備工藝和催化燃燒控制技術(shù)。以甲烷為主要成分的天然氣的催化燃燒，多采用蜂窩陶瓷為載體，在多孔蜂窩載體的壁面上涂一層多孔的活性水洗層，使其形成粗糙多孔的表面以增大催化反應(yīng)的表面積，選用適合天然氣高溫催化燃燒的稀土材料和貴金屬催化劑常用Pd、Pt及涂層制備工藝，將催化劑負(fù)載在蜂窩陶瓷體表面，再將該陶瓷體安裝在催化燃燒器上，然后根據(jù)催化劑的活性和催化燃燒機(jī)理，應(yīng)用流體和PLC控制技術(shù)來(lái)控制催化燃燒的全過(guò)程。催化燃燒控制技術(shù)是控制和完成催化燃燒反應(yīng)的必要條件之一，它主要包括空氣與燃?xì)獍此枰谋壤鶆蚧旌?、點(diǎn)火、預(yù)熱、催化燃燒溫度和安全控制等。
天然氣催化燃燒為貧燃料、全預(yù)混無(wú)焰燃燒，空氣與天然氣混合濃度為5％左右，混合氣體通過(guò)負(fù)載催化劑的蜂窩陶瓷體的溫度大于催化劑的起燃溫度T1，才能發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，在燃?xì)饣旌蠞舛纫欢ǖ那闆r下，催化燃燒的燃燒功率或溫度T正比于混合氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量，而催化燃燒溫度的上限必須控制在催化劑的最高限制溫度T2以下，因此工業(yè)催化燃燒要求有較高的自動(dòng)化控制程度。文獻(xiàn)曾報(bào)道的甲烷蜂窩陶瓷催化燃燒器(V.Dopont，F(xiàn).Moallemi，A.Williamas and S.-H.Zhang，Int.J.Energy Res.2000；241181-1201)，以及中國(guó)專利局所公開的發(fā)明專利申請(qǐng)說(shuō)明書“催化燃燒裝置”CN1173919A和“催化燃燒體系”CN1695002A在負(fù)載催化劑載體或催化燃燒器前，都需要一個(gè)預(yù)熱燃燒器，或另設(shè)一套燃?xì)饣旌舷到y(tǒng)提供啟動(dòng)燃料，催化燃燒前，先點(diǎn)燃預(yù)熱燃燒器，由預(yù)熱燃燒器加熱催化劑，等催化劑的溫度達(dá)到起燃溫度時(shí)，再關(guān)閉預(yù)熱燃燒器，然后再向催化燃燒器通貧燃料進(jìn)行催化燃燒，因?yàn)樨毴剂显诔貤l件下無(wú)法點(diǎn)燃和燃燒，因此先有的催化燃燒技術(shù)不但使催化燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，還增加了催化燃燒控制系統(tǒng)成本和技術(shù)難度。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種催化燃燒控制系統(tǒng)，采用流體控制與PLC自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)，解決在一套流體預(yù)混系統(tǒng)中，只需通過(guò)PLC控制器件控制風(fēng)機(jī)的輸入頻率f來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)量Qa，實(shí)現(xiàn)控制催化燃燒過(guò)程所需要的不同的燃?xì)狻諝饣旌蠞舛鹊膯?wèn)題；解決直接在催化燃燒器的催化劑載體上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火、預(yù)熱有焰燃燒和催化燃燒問(wèn)題；同時(shí)解決催化燃燒過(guò)程的吹掃、預(yù)熱有焰燃燒、催化燃燒和安全自動(dòng)控制問(wèn)題，使催化燃燒器的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，體積減小，成本降低，控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和控制精度得到提高。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案一種催化燃燒控制系統(tǒng)，用于控制催化燃燒器1的燃燒反應(yīng)，其特征在于它由流體預(yù)混控制系統(tǒng)和PLC控制器件兩大部分連接組成；流體預(yù)混控制系統(tǒng)包括一臺(tái)風(fēng)機(jī)3串聯(lián)一個(gè)文丘里混合器4，用來(lái)吹掃催化燃燒器1和利用文丘里混合器4引射燃?xì)獠⑦M(jìn)行均勻預(yù)混，文丘里混合器4的出風(fēng)口與催化燃燒器1的進(jìn)風(fēng)口連接，文丘里混合器4的喉管吸風(fēng)口與一個(gè)比例調(diào)節(jié)閥5連接，用來(lái)設(shè)定催化燃燒的燃?xì)馀c空氣的預(yù)混濃度，比例調(diào)節(jié)閥5的進(jìn)口與一個(gè)零壓閥6的出口連接，用來(lái)保證燃?xì)饨咏海銐洪y6的進(jìn)出口兩端并聯(lián)一個(gè)針閥7，用來(lái)設(shè)定點(diǎn)火到預(yù)熱普通燃燒的最佳燃?xì)馀c空氣的預(yù)混濃度；PLC控制器件包括一個(gè)PLC控制器CPU14；一個(gè)與PLC控制器CPU14控制信號(hào)輸出端連接、并用于控制風(fēng)機(jī)3輸入頻率f的變頻器15；一個(gè)分別連接PLC控制器CPU控制信號(hào)輸出端和變頻器15的輸入端的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊18；一個(gè)用于檢測(cè)催化劑載體的溫度、用于控制恒溫催化燃燒的溫度傳感器13；一個(gè)與溫度傳感器信號(hào)連接、并與PLC控制器CPU信號(hào)輸入端連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊17；一個(gè)連接于燃?xì)庵鞴?0中、用于控制燃?xì)忸A(yù)混開關(guān)、并與零壓閥6連接的主火電磁閥8；
一個(gè)用于控制點(diǎn)火器11的燃?xì)忾_關(guān)、連接在燃?xì)庵Ч?1中的點(diǎn)火電磁閥9；一個(gè)用于對(duì)點(diǎn)火器11放電點(diǎn)火的點(diǎn)火變壓器10；一個(gè)置于點(diǎn)火器附近、用于判斷點(diǎn)火器11和催化劑載體2是否被點(diǎn)燃的紫外線探頭12；一個(gè)置于催化劑載體2前方、并與PLC控制器CPU14信號(hào)連接的可見光探測(cè)器16；一個(gè)與PLC控制器CPU14信號(hào)連接的文本顯示器。
上述催化劑載體2是蜂窩陶瓷載體或金屬載體，載體上負(fù)載著催化劑。
一種應(yīng)用上述催化燃燒控制系統(tǒng)的催化燃燒控制方法由PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15控制風(fēng)機(jī)3的輸入頻率，風(fēng)機(jī)3的輸入頻率與輸出的空氣流量Qa成正比，當(dāng)空氣通過(guò)文丘里混合器4的噴嘴時(shí)，在噴嘴周圍形成負(fù)壓引射燃?xì)猓灰涞娜細(xì)庖还赏ㄟ^(guò)零壓閥6，通過(guò)零壓閥6的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)流量與引射燃?xì)獾目諝鈽?biāo)準(zhǔn)流量成等比關(guān)系；另一股燃?xì)馔ㄟ^(guò)與零壓閥6并聯(lián)的針閥7，通過(guò)針閥7的標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)饬髁炕竞愣?，兩股燃?xì)夂喜⒑蠼?jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5進(jìn)入文丘里的混合腔和漸擴(kuò)段與空氣均勻預(yù)混，燃?xì)馀c空氣的預(yù)混濃度Qg/Qg+Qa與空氣通過(guò)文丘里噴嘴的雷諾數(shù)或流量有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，燃?xì)馀c空氣的混合濃度較高，隨著雷諾數(shù)的逐漸增加，燃?xì)馀c空氣的混合濃度會(huì)逐漸降低，當(dāng)雷諾數(shù)大于一值后，燃?xì)馀c空氣的混合濃度不再隨雷諾數(shù)的增加而改變，參見圖3和圖5，根據(jù)本發(fā)明流體混合控制的雷諾數(shù)與燃?xì)饣旌蠞舛鹊年P(guān)系和變頻器的輸出頻率與燃?xì)饣旌蠞舛萉g/Qg+Qa的關(guān)系，通過(guò)控制風(fēng)機(jī)3的輸入頻率，分別控制點(diǎn)火、預(yù)熱、催化燃燒所需的不同的燃?xì)馀c空氣混合濃度，以及在催化燃燒階段控制催化燃燒功率或溫度。
這種應(yīng)用上述催化燃燒控制系統(tǒng)的催化燃燒控制方法，其特征在于步驟如下步驟1運(yùn)行開始，PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15啟動(dòng)風(fēng)機(jī)3。
步驟2前吹掃，通過(guò)變頻器15控制風(fēng)機(jī)頻率不斷增加，變頻器15的輸入頻率f與風(fēng)機(jī)3的輸出流量Qa成正比，空氣通過(guò)文丘里混合器4進(jìn)入催化燃燒器1完成前吹掃；在步驟2中，變頻器頻率的增量為0.1～1Hz/S。
步驟3點(diǎn)火器點(diǎn)火，前吹掃完成后，PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15將風(fēng)機(jī)3的輸入頻率降低，并導(dǎo)通點(diǎn)火變壓器10放電打火，同時(shí)打開點(diǎn)火電磁閥9，燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)庵Ч?1進(jìn)入點(diǎn)火器11，點(diǎn)火器11被點(diǎn)燃，若點(diǎn)火器11沒(méi)有點(diǎn)燃，則關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9。
在步驟3中，在點(diǎn)火變壓器10接通8秒內(nèi)，由紫外線探頭12判斷點(diǎn)火器11是否點(diǎn)著火，當(dāng)點(diǎn)著火時(shí)，PLC控制器CPU14命令主火電磁閥8開啟，燃?xì)馔ㄟ^(guò)針閥7和零壓閥6匯合后經(jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5，被文丘里混合器4的空氣引射而混合，均勻預(yù)混氣體進(jìn)入催化燃燒器1，通過(guò)催化劑載體2被點(diǎn)火器11點(diǎn)燃；催化燃燒器1被點(diǎn)燃后，PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15將風(fēng)機(jī)的輸入頻率提高，此時(shí)關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9，催化劑載體2處于普通燃燒預(yù)熱階段。
步驟4催化燃燒器點(diǎn)火，點(diǎn)火器11點(diǎn)燃后，打開主火電閥8，燃?xì)鈴娜細(xì)庵鞴?0通過(guò)零壓閥6和針閥7匯合后，通過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5進(jìn)入文丘里混合器4與空氣進(jìn)行均勻混合，燃?xì)馀c空氣的混合濃度略大于燃?xì)獾谋ㄉ舷?，燃?xì)饣旌蠚怏w進(jìn)入催化燃燒器1，通過(guò)催化劑載體2時(shí)被點(diǎn)火器11點(diǎn)燃；若催化劑載體2沒(méi)有被點(diǎn)燃，則會(huì)關(guān)閉主火電磁閥8，風(fēng)機(jī)3再次進(jìn)行后吹掃，重新點(diǎn)火。
步驟5預(yù)熱，點(diǎn)火成功后，增加風(fēng)機(jī)3的頻率，當(dāng)頻率達(dá)到預(yù)熱控制點(diǎn)頻率后，燃?xì)馀c空氣的混合濃度略小于燃?xì)饫碚撏耆紵凉舛?，維持預(yù)熱頻率不變，關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9，催化劑載體2處于普通燃燒預(yù)熱階段。
步驟6起燃溫度檢測(cè)，若溫度傳感器13的檢測(cè)溫度低于催化劑的起燃溫度，維持預(yù)熱控制點(diǎn)頻率不變，繼續(xù)普通燃燒預(yù)熱，隨著預(yù)熱溫度逐漸升高，達(dá)到起燃溫度時(shí)，增加風(fēng)機(jī)3頻率，直至頻率到達(dá)催化燃燒穩(wěn)定起始頻率或設(shè)定催化燃燒溫度所對(duì)應(yīng)的頻率。
步驟7設(shè)定溫度判斷，通過(guò)催化燃燒控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)維持催化燃燒穩(wěn)定起始頻率或設(shè)定的溫度所對(duì)應(yīng)的頻率，若燃燒溫度低于設(shè)定溫度，則增加風(fēng)機(jī)控制頻率，若燃燒溫度高于設(shè)定溫度，則降低風(fēng)機(jī)控制頻率，風(fēng)機(jī)控制增減頻率的增量為0.01～1Hz/s；在步驟7中，由溫度傳感器13檢測(cè)催化劑載體2的設(shè)定溫度，進(jìn)行設(shè)定溫度判斷。
步驟8催化燃燒控制，燃燒進(jìn)入催化燃燒段后，重復(fù)步驟7，增減風(fēng)機(jī)的頻率，催化燃燒控制系統(tǒng)在催化劑的起燃溫度和最高限制溫度之間自動(dòng)控制恒溫催化燃燒。
步驟9停止或熄火檢測(cè)，在催化燃燒穩(wěn)定階段，若人工命令熄火或催化劑載體2故障等原因熄火，則會(huì)進(jìn)入步驟10，若否，則返回步驟7；在步驟9中，由可見光探測(cè)器16在催化燃燒階段進(jìn)行停止或熄火檢測(cè)。
步驟10關(guān)閉主火電磁閥8，風(fēng)機(jī)吹掃催化燃燒器1后進(jìn)入步驟11。
步驟11結(jié)束，風(fēng)機(jī)停止。
本發(fā)明的有益效果請(qǐng)參見圖3，已有的文丘里枛零壓閥混合技術(shù)，只能提供等比例預(yù)混氣體，本發(fā)明可按需要提供連續(xù)不同比例的預(yù)混氣體，滿足點(diǎn)火、預(yù)熱普通燃燒、催化燃燒的燃?xì)馀c空氣不同混合濃度的特殊要求。本發(fā)明在零壓閥旁并聯(lián)一個(gè)針閥，用來(lái)設(shè)定流經(jīng)它的燃?xì)饬髁?，?dāng)空氣流量Qa或雷諾數(shù)Re較小時(shí)，一股與空氣流量等比例的燃?xì)馔ㄟ^(guò)零壓閥，另一股等流量的燃?xì)馔ㄟ^(guò)針閥，兩股燃?xì)鈪R合后經(jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)入文丘里與空氣混合，此時(shí)空氣與燃?xì)饣旌蠞舛容^高，隨著空氣流量Qa或雷諾數(shù)Re的逐漸提高，空氣與燃?xì)獾幕旌蠞舛葧?huì)逐漸平滑的下降，當(dāng)雷諾數(shù)大于一值后，空氣與燃?xì)獾幕旌蠞舛葹橐怀?shù)，不再隨雷諾數(shù)增加而改變。因此通過(guò)控制風(fēng)機(jī)的流量Qa或雷諾數(shù)，就可達(dá)到所需要的點(diǎn)火、預(yù)熱普通燃燒、催化燃燒不同的空氣與燃?xì)獾幕旌媳?，同時(shí)在催化燃燒段控制燃燒功率或燃燒溫度。
為了使催化燃燒器的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，體積減小，控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和控制精度得到提高，本發(fā)明采用流體控制與PLC自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)，提供了一種流體預(yù)混控制系統(tǒng)，它包括一個(gè)風(fēng)機(jī)，用來(lái)吹掃和提供燃?xì)忸A(yù)混所需要的空氣；一個(gè)與風(fēng)機(jī)串連的文丘里混合器；一個(gè)與文丘里混合器連接的比例調(diào)節(jié)閥，一個(gè)零壓閥和一個(gè)與零壓閥并聯(lián)的針閥，共同用來(lái)控制空氣與燃?xì)獾幕旌媳龋?dāng)空氣(Qa)通過(guò)文丘里混合器的噴嘴時(shí)，在噴嘴周圍形成負(fù)壓而引射燃?xì)?Qg)，被引射的燃?xì)庖还赏ㄟ^(guò)零壓閥，另一股通過(guò)與零壓閥并聯(lián)的針閥，兩股燃?xì)鈪R合后通過(guò)比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)入文丘里混合器與空氣在混合腔和漸擴(kuò)段混合，均勻混合氣體進(jìn)入催化燃燒器整流后，再通過(guò)負(fù)載催化劑的蜂窩陶瓷載體即可燃燒。本發(fā)明的空氣與燃?xì)獾幕旌媳然蛉細(xì)饣旌蠞舛?Qg/(Qa+Qg)與文丘里噴嘴的空氣雷諾數(shù)Re有關(guān)，而該雷諾數(shù)Re是空氣流量Qa的函數(shù)Re∝f(Qa)，換句話說(shuō)，只要控制了空氣流量Qa，就能控制燃?xì)饣旌蠞舛群腿細(xì)馀c空氣的混合氣總流量。
本發(fā)明采用流體控制與PLC自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)，其PLC控制系統(tǒng)由一組可編程序控制器和一個(gè)變頻器組成，可以完成以下五個(gè)功能①用來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸入頻率f來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出流量Qa，從而達(dá)到吹掃、燃?xì)饣旌蠞舛群腿紵β驶驕囟鹊目刂疲虎谟脕?lái)控制燃?xì)怆姶砰y的開或關(guān)；③用來(lái)控制點(diǎn)火器變壓器的開或關(guān)；④通過(guò)溫度傳感器判別溫度，控制催化燃燒過(guò)程；⑤通過(guò)紫外線探頭和可見光檢測(cè)器來(lái)判斷點(diǎn)火、熄火和安全控制。
本發(fā)明僅須設(shè)置一套燃?xì)忸A(yù)混系統(tǒng)，通過(guò)控制風(fēng)機(jī)的輸入頻率f來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)量Qa，可實(shí)現(xiàn)催化燃燒所需要的不同混合比，僅在一套燃?xì)忸A(yù)混系統(tǒng)中即可實(shí)現(xiàn)直接在催化燃燒器的催化劑載體上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火、有焰燃燒預(yù)熱和催化燃燒。解決了催化燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，催化燃燒控制系統(tǒng)成本高和技術(shù)難度大的技術(shù)問(wèn)題，無(wú)需像已有的催化燃燒器必須設(shè)置一個(gè)預(yù)熱燃燒器和兩套燃?xì)忸A(yù)混系統(tǒng)。因此本發(fā)明使催化燃燒器的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，體積減小，而控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和控制精度得到提高，成本大幅降低，尤其適合工業(yè)大功率燃?xì)獯呋紵鞯目刂啤?br>

圖1是本發(fā)明催化燃燒控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是催化燃燒可編程序控制器與被控制器件關(guān)系的示意圖。
圖3是已有技術(shù)與本發(fā)明技術(shù)效果對(duì)比的曲線示意圖。
圖4是表示變頻器的輸出頻率f與風(fēng)機(jī)的輸出流量Qa成線性關(guān)系的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明變頻器的輸出頻率f與燃?xì)饣旌蠞舛鹊目刂脐P(guān)系的曲線圖。
圖6是本發(fā)明的催化燃燒控制執(zhí)行流程圖。
1-催化燃燒器；2-負(fù)載催化劑載體；3-風(fēng)機(jī)；4-文丘里混合器；5-比例調(diào)節(jié)閥；6-零壓閥；7-針閥；8-主火電磁閥；9-點(diǎn)火電磁閥；10-點(diǎn)火變壓器；11-點(diǎn)火器；12-紫外線探頭；13-溫度傳感器。14-PLC控制器CPU；15-變頻器；16-可見光探測(cè)器；17-模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；18-數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊；19-文本顯示器；20-燃?xì)庵鞴埽?1-燃?xì)庵Ч堋?br> f-風(fēng)機(jī)輸入頻率、f1-點(diǎn)火控制頻率、f2-預(yù)熱燃燒控制頻率、f3-催化燃燒穩(wěn)定起始頻率、f4-最高溫度控制頻率、fb-吹掃控制頻率。L1-點(diǎn)火燃?xì)忸A(yù)混濃度、L2-預(yù)熱普通燃燒燃?xì)忸A(yù)混濃度、L3-催化燃燒燃?xì)忸A(yù)混濃度。Qa-風(fēng)機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)空氣流量、Qg-預(yù)混的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)流量。T1-起燃溫度、T2-最高限制溫度、Tc-設(shè)定燃燒溫度。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，本發(fā)明催化燃燒控制系統(tǒng)由流體預(yù)混控制系統(tǒng)和PLC控制器件兩大部分連接組成。
流體預(yù)混控制系統(tǒng)包括一臺(tái)風(fēng)機(jī)3串聯(lián)一個(gè)文丘里混合器4，用來(lái)吹掃催化燃燒器1和利用文丘里混合器4引射燃?xì)獠⑦M(jìn)行均勻預(yù)混，文丘里混合器4的出風(fēng)口與催化燃燒器1的進(jìn)風(fēng)口連接，文丘里混合器4的喉管吸風(fēng)口與一個(gè)比例調(diào)節(jié)閥5連接，用來(lái)設(shè)定催化燃燒階段最佳燃?xì)忸A(yù)混濃度，比例調(diào)節(jié)閥5的進(jìn)口與一個(gè)零壓閥6的出口連接，用來(lái)保證進(jìn)入比例調(diào)節(jié)閥5的燃?xì)饨咏?，零壓閥6的進(jìn)出口兩端并聯(lián)一個(gè)針閥7，用來(lái)設(shè)定點(diǎn)火到預(yù)熱有焰燃燒的最佳燃?xì)忸A(yù)混濃度。
PLC控制器件包括一個(gè)PLC控制器CPU14，具有存儲(chǔ)器特性，I/O特性，集成的通信功能，電源特性，數(shù)字量輸入輸出特性，例如型號(hào)S7-200，CPU244。
一個(gè)與PLC控制器CPU14控制信號(hào)輸出端連接、并用于控制風(fēng)機(jī)3輸入頻率f的變頻器15。
一個(gè)分別連接PLC控制器CPU14控制信號(hào)輸出端和變頻器15的輸入端的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊18，模塊的型號(hào)例如EM232。
一個(gè)用于檢測(cè)負(fù)載催化劑載體的溫度的溫度傳感器13。
一個(gè)與溫度傳感器13信號(hào)連接、并與PLC控制器CPU14信號(hào)輸入端連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊17，模塊的型號(hào)例如EM235。
一個(gè)連接于燃?xì)庵鞴?0中、用于控制燃?xì)忸A(yù)混開關(guān)、并與零壓閥6連接的主火電磁閥8。
一個(gè)用于控制點(diǎn)火器11的燃?xì)忾_關(guān)、連接在燃?xì)庵Ч?1中的點(diǎn)火電磁閥9。
一個(gè)用于對(duì)點(diǎn)火器11放電點(diǎn)火的點(diǎn)火變壓器10。
一個(gè)置于點(diǎn)火器附近、用于判斷點(diǎn)火器11和負(fù)載催化劑載體2是否被點(diǎn)燃的紫外線探頭12。
一個(gè)置于負(fù)載催化劑載體2前方、并與PLC控制器CPU14信號(hào)連接的可見光探測(cè)器16。
一個(gè)與PLC控制器CPU14信號(hào)連接的文本顯示器19，用于參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示，例如型號(hào)TD-200。
一種應(yīng)用上述催化燃燒控制系統(tǒng)的催化燃燒控制方法由PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15控制風(fēng)機(jī)3的輸入頻率f，風(fēng)機(jī)3的輸入頻率f與輸出的空氣流量Qa成正比，當(dāng)空氣通過(guò)文丘里混合器4的噴嘴時(shí)，在噴嘴周圍形成負(fù)壓引射燃?xì)?，被引射的燃?xì)庖还赏ㄟ^(guò)零壓閥6，通過(guò)零壓閥6的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)流量與引射燃?xì)獾目諝鈽?biāo)準(zhǔn)流量成等比關(guān)系；另一股燃?xì)馔ㄟ^(guò)與零壓閥6并聯(lián)的針閥7，通過(guò)針閥7的標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)饬髁炕竞愣?，兩股燃?xì)夂喜⒑蠼?jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5進(jìn)入文丘里的混合腔和漸擴(kuò)段與空氣均勻預(yù)混，燃?xì)馀c空氣的預(yù)混濃度Qg/Qg+Qa與空氣通過(guò)文丘里噴嘴的雷諾數(shù)或流量有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，燃?xì)馀c空氣的混合濃度較高，隨著雷諾數(shù)的逐漸增加，燃?xì)馀c空氣的混合濃度會(huì)逐漸降低，當(dāng)雷諾數(shù)大于一值后，燃?xì)馀c空氣的混合濃度不再隨雷諾數(shù)的增加而改變，參見圖3和圖5，根據(jù)本發(fā)明流體混合控制的雷諾數(shù)與燃?xì)饣旌蠞舛鹊年P(guān)系和變頻器的輸出頻率f與燃?xì)饣旌蠞舛萉g/Qg+Qa的關(guān)系，通過(guò)控制風(fēng)機(jī)3的輸入頻率，分別控制點(diǎn)火、預(yù)熱、催化燃燒所需的不同的燃?xì)馀c空氣混合濃度，以及在催化燃燒階段控制催化燃燒功率或溫度。
參見圖1、圖2、圖5和圖6，本發(fā)明的催化燃燒控制方法采用流體控制與PLC自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)，其具體控制步驟如下步驟1運(yùn)行前通過(guò)文本19設(shè)定參數(shù)如溫度，發(fā)出運(yùn)行指令，PLC控制器CPU 14通過(guò)變頻器15啟動(dòng)風(fēng)機(jī)3。
步驟2前吹掃，通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊18調(diào)節(jié)變頻器15的輸出頻率控制風(fēng)機(jī)的輸入頻率，頻率由0增加到fb，維持頻率fb不變，空氣通過(guò)文丘里混合器4進(jìn)入催化燃燒器1，完成前吹掃。
步驟3點(diǎn)火器點(diǎn)火，前吹掃完成后，PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15將風(fēng)機(jī)3的輸入頻率由fb降低到f1，頻率遞減的增量為0.1～1Hz/s，維持頻率f1，并導(dǎo)通點(diǎn)火變壓器10放電打火，同時(shí)打開點(diǎn)火電磁閥9，燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)庵Ч?1進(jìn)入點(diǎn)火器11，點(diǎn)火器11被點(diǎn)燃，若點(diǎn)火器11沒(méi)有點(diǎn)燃，則關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9。
本發(fā)明在點(diǎn)火變壓器10接通8秒內(nèi)，由紫外線探頭12判斷點(diǎn)火器11是否點(diǎn)著火后，當(dāng)點(diǎn)著火時(shí)，PLC控制器CPU14命令主火電磁閥8開啟，燃?xì)馔ㄟ^(guò)針閥7和零壓閥6匯合后經(jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5，被文丘里混合器4的空氣引射而混合，均勻預(yù)混氣體進(jìn)入催化燃燒器1，通過(guò)催化劑載體2被點(diǎn)火器11點(diǎn)燃；催化燃燒器1被點(diǎn)燃后，PLC控制器CPU14通過(guò)變頻器15將風(fēng)機(jī)的輸入頻率由f1提高f2，頻率增加的增量為0.01～1Hz/s，維持頻率f2，催化劑載體2處于普通燃燒預(yù)熱階段，此時(shí)關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9。
步驟4催化燃燒器點(diǎn)火，點(diǎn)火器11點(diǎn)燃后，打開主火電閥8，燃?xì)鈴娜細(xì)庵鞴?0通過(guò)零壓閥6和針閥7匯合后，通過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5進(jìn)入文丘里混合器4與空氣進(jìn)行均勻混合，燃?xì)馀c空氣的混合濃度L1略大于燃?xì)獾谋舛壬舷蓿細(xì)饣旌蠚怏w進(jìn)入催化燃燒器1，通過(guò)催化劑載體2時(shí)被點(diǎn)火器11點(diǎn)燃；若催化劑載體2沒(méi)有被點(diǎn)燃，則會(huì)關(guān)閉主火電磁閥8，風(fēng)機(jī)3再次進(jìn)行后吹掃，重新點(diǎn)火。
步驟5預(yù)熱，點(diǎn)火成功后，增加風(fēng)機(jī)3的頻率，當(dāng)頻率達(dá)到預(yù)熱控制點(diǎn)頻率f2后，燃?xì)馀c空氣的混合濃度略小于燃?xì)饫碚撏耆紵凉舛萀2，維持頻率不變，關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9，催化劑載體2處于普通有焰燃燒預(yù)熱階段。
步驟6起燃溫度檢測(cè)，若溫度傳感器13的檢測(cè)溫度低于催化劑的起燃溫度t1，維持預(yù)熱控制點(diǎn)頻率f2不變，繼續(xù)預(yù)熱燃燒，隨著預(yù)熱溫度逐漸升高，達(dá)到起燃溫度t1時(shí)，增加風(fēng)機(jī)3頻率，直至頻率到達(dá)催化燃燒穩(wěn)定起始頻率f3或設(shè)定催化燃燒溫度Td(T2＞Td≥T1)所對(duì)應(yīng)的頻率fd。
步驟7設(shè)定溫度判斷，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)維持催化燃燒穩(wěn)定起始頻率f3或設(shè)定的溫度tc所對(duì)應(yīng)的頻率fd，若溫度傳感器13檢測(cè)催化劑載體2的燃燒溫度低于設(shè)定溫度，則增加風(fēng)機(jī)控制頻率，若燃燒溫度高于設(shè)定溫度，則降低風(fēng)機(jī)控制頻率，風(fēng)機(jī)控制增減頻率的增量為0.01～1Hz/s。
步驟8催化燃燒控制，燃燒進(jìn)入催化燃燒穩(wěn)定階段后，重復(fù)步驟7，通過(guò)溫度判斷，增減風(fēng)機(jī)的頻率，使催化燃燒器1在起燃溫度t1和最高限制溫度t2之間自動(dòng)控制恒溫催化燃燒。
步驟9停止或熄火檢測(cè)，在催化燃燒穩(wěn)定階段，若命令熄火或可見光探測(cè)器16檢測(cè)到催化劑載體2熄火，則會(huì)進(jìn)入步驟10，若否，則返回步驟7。
步驟10關(guān)閉主火電磁閥8，風(fēng)機(jī)吹掃催化燃燒器1后進(jìn)入步驟11。
步驟11結(jié)束，風(fēng)機(jī)停止。
控制參數(shù)的選擇與燃燒器的燃燒功率有關(guān)，實(shí)施例如下
點(diǎn)火控制頻率范圍f1＝5～10Hz；預(yù)熱燃燒頻率范圍f2＝11～19Hz；催化燃燒段控制頻率范圍f3-f4為20～50Hz；吹掃頻率f4＞fb≥f3；催化劑起燃溫度與催化劑組分有關(guān)，t1＝360～600℃；催化劑最高控制溫度t2＝1160℃；常溫t0＝40～50℃。
催化燃燒器1的運(yùn)行控制過(guò)程PLC控制器CPU14發(fā)出指令，通過(guò)變頻器15啟動(dòng)風(fēng)機(jī)3，通過(guò)EM232模塊18調(diào)節(jié)變頻器15的輸出頻率控制風(fēng)機(jī)3的風(fēng)量Qa，啟動(dòng)頻率從0逐漸增加到吹掃頻率fb(f4＞fb≥f3)，變頻器頻率增加的增量為0.1～1Hz/S，風(fēng)機(jī)維持頻率fb，，空氣通過(guò)文丘里混合器4進(jìn)入催化燃燒器1中，完成前吹掃。
前吹掃完成后，PLC控制器CPU14通過(guò)EM232模塊18調(diào)節(jié)變頻器15的輸出頻率f，將風(fēng)機(jī)的輸入頻率由fb降到f1，減小風(fēng)機(jī)的流量，變頻器頻率降低的增量為0.1～1Hz/S，然后PLC控制器CPU14發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)指令，導(dǎo)通點(diǎn)火變壓器10放電打火，同時(shí)PLC控制器CPU14發(fā)出信號(hào)打開點(diǎn)火電磁閥9，使一股燃?xì)饬鹘?jīng)點(diǎn)火器11處，燃?xì)庥鳇c(diǎn)火變壓器10打火點(diǎn)燃；點(diǎn)火變壓器10開始打火時(shí)，紫外線探頭12同時(shí)開始對(duì)點(diǎn)火器11進(jìn)行檢測(cè)，若8秒鐘內(nèi)紫外線探頭12檢測(cè)點(diǎn)火器11未被點(diǎn)燃，PLC控制器CPU14將停止點(diǎn)火變壓器10放電，同時(shí)關(guān)斷點(diǎn)火電磁閥9。
紫外線探頭12判斷點(diǎn)火器11被點(diǎn)燃后，點(diǎn)火器11持續(xù)燃燒，同時(shí)PLC控制器CPU14控制主火電磁閥8開啟，燃?xì)夥謩e通過(guò)針閥7和零壓閥6匯合后經(jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥5，進(jìn)入文丘里混合器4與空氣混合。參照?qǐng)D5，點(diǎn)火的風(fēng)機(jī)頻率f1所對(duì)應(yīng)的燃?xì)馀c空氣的混合濃度為L(zhǎng)1(對(duì)于天然氣，L1＝17％左右)，均勻混合氣體進(jìn)入催化燃燒器1，通過(guò)負(fù)載催化劑的蜂窩陶瓷載體2時(shí)被點(diǎn)火器11點(diǎn)燃；若紫外線探頭12檢測(cè)負(fù)載催化劑的蜂窩陶瓷載體2未被點(diǎn)燃，PLC控制器15將關(guān)斷主火電磁閥8，并進(jìn)行后吹掃，數(shù)分鐘后關(guān)閉風(fēng)機(jī)，等待檢查或重新點(diǎn)火。
紫外線探頭12判斷點(diǎn)火成功后，PLC控制器CPU14通過(guò)EM232模塊18調(diào)節(jié)變頻器15增加風(fēng)機(jī)的輸入頻率f，提高風(fēng)機(jī)的空氣流量Qa，變頻器頻率增加的增量為0.01～1Hz/S，當(dāng)變頻器的輸入頻率達(dá)到到f2時(shí)，對(duì)應(yīng)的燃?xì)饣旌蠞舛葹長(zhǎng)2(對(duì)于天然氣，L2＝10％左右)，維持變頻器頻率f2不變，同時(shí)關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥9，催化劑載體2處于普通燃燒預(yù)熱階段，溫度逐漸升高，當(dāng)溫度傳感器13檢測(cè)到催化劑載體2的預(yù)熱溫度達(dá)到催化劑的起燃溫度t1時(shí)，PLC控制器CPU14通過(guò)EM232模塊18調(diào)節(jié)變頻器15，控制風(fēng)機(jī)的輸入頻率f，頻率由f2增加到f3或fd(f4＞fd≥f3)，對(duì)應(yīng)的燃?xì)馀c空氣的混合濃度為L(zhǎng)3(對(duì)于天然氣，L3＝5％左右)，變頻器頻率增加的增量為0.01～1Hz/S，催化燃燒器進(jìn)入催化燃燒階段，在催化燃燒階段，增加風(fēng)機(jī)的輸入頻率，燃?xì)饣旌蠞舛然静蛔儯紵β试黾踊蛉紵郎囟仍黾印?br> 在催化燃燒階段，PLC控制器CPU14通過(guò)溫度傳感器13和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊17判斷催化劑載體2是否達(dá)到設(shè)定燃燒溫度tc，若高于或低于設(shè)定溫度，PLC控制器CPU14通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)化模塊18和變頻器15控制風(fēng)機(jī)減或增加風(fēng)機(jī)頻率來(lái)控制催化燃燒溫度，達(dá)到恒溫燃燒。
在催化燃燒階段，若人為命令熄火或可見光探測(cè)器16檢測(cè)到催化載體2熄火后，PLC控制器CPU14將關(guān)閉主火電磁閥8，并進(jìn)行熄火后吹掃，當(dāng)溫度傳感器13檢測(cè)催化劑載體2的溫度達(dá)到常溫T0時(shí)，PLC控制器CPU14將發(fā)出指令停止風(fēng)機(jī)3運(yùn)行。
上述實(shí)施例是針對(duì)燃?xì)鉃樘烊粴獯呋紵枋龅?，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本發(fā)明適合所有類型的燃?xì)獯呋紵刂疲缑簩託?、沼氣、煤氣、石油液化氣、熱裂解油制氣、催化裂解油制氣等。只需根?jù)不同的燃?xì)獬煞?，選用適合該燃?xì)獬煞值拇呋瘎┖蛯?duì)應(yīng)的點(diǎn)火燃?xì)饣旌蠞舛萀1(略大于燃?xì)獗舛壬舷?、預(yù)熱普通燃燒燃?xì)饣旌蠞舛萀2(略小于理論完全燃燒濃度)和催化燃燒燃?xì)饣旌蠞舛萀3(最佳催化燃燒濃度)，重新設(shè)定比例調(diào)節(jié)閥5和針閥7的開度，通過(guò)本發(fā)明的催化燃燒控制系統(tǒng)即可達(dá)到催化燃燒控制的目的。
權(quán)利要求
1.一種催化燃燒控制系統(tǒng)，用于控制催化燃燒器(1)的燃燒反應(yīng)，其特征在于它由流體預(yù)混控制系統(tǒng)和PLC控制器件兩大部分連接組成；流體預(yù)混控制系統(tǒng)包括一臺(tái)風(fēng)機(jī)(3)串聯(lián)一個(gè)文丘里混合器(4)，用來(lái)吹掃催化燃燒器(1)和利用文丘里混合器(4)引射燃?xì)獠⑦M(jìn)行均勻預(yù)混，文丘里混合器(4)的出風(fēng)口與催化燃燒器(1)的進(jìn)風(fēng)口連接，文丘里混合器(4)的喉管吸風(fēng)口與一個(gè)比例調(diào)節(jié)閥(5)連接，用來(lái)設(shè)定催化燃燒階段最佳燃?xì)?空氣預(yù)混濃度，比例調(diào)節(jié)閥(5)的進(jìn)口與一個(gè)零壓閥(6)的出口連接，用來(lái)保證燃?xì)饨咏海銐洪y(6)的進(jìn)出口兩端并聯(lián)一個(gè)針閥(7)，用來(lái)設(shè)定點(diǎn)火到預(yù)熱有焰燃燒階段的最佳燃?xì)饪?氣預(yù)混濃度；PLC控制器件包括一個(gè)PLC控制器CPU(14)；一個(gè)與PLC控制器CPU(14)控制信號(hào)輸出端連接、并用于控制風(fēng)機(jī)(3)輸入頻率f的變頻器(15)；一個(gè)分別連接PLC控制器CPU(14)控制信號(hào)輸出端和變頻器(15)的輸入端的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊(18)；一個(gè)用于檢測(cè)催化劑載體的溫度、用于控制恒溫催化燃燒的溫度傳感器(13)；一個(gè)與溫度傳感器(13)信號(hào)連接、并與PLC控制器CPU(14)信號(hào)輸入端連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(17)；一個(gè)連接于燃?xì)庵鞴?20)中、用于控制燃?xì)忸A(yù)混開關(guān)、并與零壓閥(6)連接的主火電磁閥(8)；一個(gè)用于控制點(diǎn)火器(11)的開關(guān)、連接在燃?xì)庵Ч?21)中的點(diǎn)火電磁閥(9)；一個(gè)用于對(duì)點(diǎn)火器(11)放電點(diǎn)火的點(diǎn)火變壓器(10)；一個(gè)置于點(diǎn)火器附近、用于判斷點(diǎn)火器(11)和催化劑載體(2)是否被點(diǎn)燃的紫外線探頭(12)；一個(gè)置于催化劑載體(2)前方、并與PLC控制器CPU(14)信號(hào)連接的可見光探測(cè)器(16)；一個(gè)與PLC控制器CPU(14)信號(hào)連接的文本顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于上述催化劑載體(2)是蜂窩陶瓷載體或金屬載體，載體上負(fù)載著催化劑。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述催化燃燒控制系統(tǒng)的催化燃燒控制方法，其特征在于由PLC控制器CPU(14)通過(guò)變頻器(15)控制風(fēng)機(jī)(3)的輸入頻率，風(fēng)機(jī)(3)的輸入頻率與輸出的空氣流量成正比，當(dāng)空氣通過(guò)文丘里混合器(4)的噴嘴時(shí)，在噴嘴周圍形成負(fù)壓引射燃?xì)?，被引射的燃?xì)庖还赏ㄟ^(guò)零壓閥(6)，通過(guò)零壓閥(6)的燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)流量與引射燃?xì)獾目諝鈽?biāo)準(zhǔn)流量成等比關(guān)系；另一股燃?xì)馔ㄟ^(guò)與零壓閥(6)并聯(lián)的針閥(7)，通過(guò)針閥(7)的標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)饬髁炕竞愣?，兩股燃?xì)夂喜⒑蠼?jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥(5)進(jìn)入文丘里的混合腔和漸擴(kuò)段與空氣均勻預(yù)混，燃?xì)馀c空氣的預(yù)混濃度與空氣通過(guò)文丘里噴嘴的雷諾數(shù)或流量有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，燃?xì)馀c空氣的混合濃度較大，隨著雷諾數(shù)的逐漸增加，燃?xì)馀c空氣的混合濃度逐漸降低，當(dāng)雷諾數(shù)大于一值后，燃?xì)馀c空氣的混合濃度不再隨雷諾數(shù)的增加而改變，根據(jù)流體混合控制的雷諾數(shù)與燃?xì)饣旌蠞舛鹊年P(guān)系，通過(guò)控制風(fēng)機(jī)(3)的輸入頻率，分別控制點(diǎn)火、預(yù)熱、催化燃燒所需的不同的燃?xì)馀c空氣混合濃度，以及在催化燃燒階段控制催化燃燒功率或溫度。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述催化燃燒控制系統(tǒng)的催化燃燒控制方法，其特征在于步驟如下步驟1運(yùn)行開始，PLC控制器CPU(14)通過(guò)變頻器(15)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)(3)；步驟2前吹掃，通過(guò)變頻器(15)控制風(fēng)機(jī)頻率增加到吹掃頻率，變頻器(15)的輸入頻率與風(fēng)機(jī)(3)的輸出流量成正比，空氣通過(guò)文丘里混合器(4)進(jìn)入催化燃燒器(1)，完成前吹掃；步驟3點(diǎn)火器點(diǎn)火，前吹掃完成后，PLC控制器CPU(14)通過(guò)變頻器(15)將風(fēng)機(jī)(3)的輸入頻率降低到點(diǎn)火頻率，并導(dǎo)通點(diǎn)火變壓器(10)放電打火，同時(shí)打開點(diǎn)火電磁閥(9)，燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)庵Ч?21)進(jìn)入點(diǎn)火器(11)，點(diǎn)火器(11)被點(diǎn)燃，若點(diǎn)火器(11)沒(méi)有點(diǎn)燃，則關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥(9)；步驟4催化燃燒器點(diǎn)火，點(diǎn)火器(11)點(diǎn)燃后，打開主火電閥(8)，燃?xì)鈴娜細(xì)庵鞴?20)通過(guò)零壓閥(6)和針閥(7)匯合后，通過(guò)比例調(diào)節(jié)閥(5)進(jìn)入文丘里混合器(4)與空氣進(jìn)行均勻混合，燃?xì)馀c空氣的混合濃度略大于燃?xì)獾谋舛壬舷?，燃?xì)饣旌蠚怏w進(jìn)入催化燃燒器(1)，通過(guò)催化劑載體(2)時(shí)被點(diǎn)火器(11)點(diǎn)燃；若催化劑載體(2)沒(méi)有被點(diǎn)燃，則會(huì)關(guān)閉主火電磁閥(8)，風(fēng)機(jī)(3)再次進(jìn)行后吹掃，重新點(diǎn)火；步驟5預(yù)熱，點(diǎn)火成功后，增加風(fēng)機(jī)(3)的頻率，當(dāng)頻率達(dá)到預(yù)熱控制點(diǎn)頻率后，燃?xì)馀c空氣的混合濃度略小于燃?xì)饫碚撏耆紵凉舛龋S持預(yù)熱頻率不變，關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥(9)，催化劑載體(2)處于普通燃燒預(yù)熱階段；步驟6起燃溫度檢測(cè)，若溫度傳感器(13)的檢測(cè)溫度低于催化劑的起燃溫度，維持預(yù)熱控制點(diǎn)頻率不變，繼續(xù)普通燃燒預(yù)熱，隨著預(yù)熱溫度逐漸升高，達(dá)到起燃溫度時(shí)，增加風(fēng)機(jī)(3)頻率，直至頻率到達(dá)催化燃燒穩(wěn)定起始頻率或設(shè)定催化燃燒溫度所對(duì)應(yīng)的頻率；步驟7設(shè)定溫度判斷，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)使風(fēng)機(jī)維持催化燃燒穩(wěn)定起始頻率或設(shè)定的溫度所對(duì)應(yīng)的頻率，若溫度傳感器(13)檢測(cè)燃燒溫度低于設(shè)定溫度，則增加風(fēng)機(jī)控制頻率，若燃燒溫度高于設(shè)定溫度，則降低風(fēng)機(jī)控制頻率，風(fēng)機(jī)控制增減頻率的增量為0.01～1Hz/s；步驟8催化燃燒控制，燃燒進(jìn)入催化燃燒階段后，重復(fù)步驟7，通過(guò)溫度判斷，增減風(fēng)機(jī)的頻率，使催化燃燒器(1)在起燃溫度和最高限制溫度之間自動(dòng)控制恒溫催化燃燒；步驟9停止或熄火檢測(cè)，在催化燃燒穩(wěn)定階段，若命令熄火或可見光探測(cè)器(16)檢測(cè)到催化劑載體(2)熄火，則會(huì)進(jìn)入步驟10，若否，則返回步驟7；步驟10關(guān)閉主火電磁閥(8)，風(fēng)機(jī)吹掃催化燃燒器(1)后進(jìn)入步驟11；步驟11結(jié)束，風(fēng)機(jī)停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化燃燒控制方法，其特征在于在步驟2中，變頻器增加的頻率增量為0.1～1Hz/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化燃燒控制方法，其特征在于在步驟3中，在點(diǎn)火變壓器(10)接通8秒內(nèi)，由紫外線探頭(12)判斷點(diǎn)火器(11)是否點(diǎn)著火后，當(dāng)點(diǎn)著火時(shí)，PLC控制器CPU(14)命令主火電磁閥(8)開啟，燃?xì)馔ㄟ^(guò)針閥(7)和零壓閥(6)匯合后經(jīng)過(guò)比例調(diào)節(jié)閥(5)，被文丘里混合器(4)的空氣引射而混合，均勻預(yù)混氣體進(jìn)入催化燃燒器(1)，通過(guò)催化劑載體(2)被點(diǎn)火器(11)點(diǎn)燃；催化燃燒器(1)被點(diǎn)燃后，PLC控制器CPU(14)通過(guò)變頻器(15)將風(fēng)機(jī)的輸入頻率提高到預(yù)熱燃燒控制頻率，此時(shí)關(guān)閉點(diǎn)火電磁閥(9)，催化劑載體(2)處于普通燃燒預(yù)熱階段。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于在步驟7中，由溫度傳感器(13)檢測(cè)催化劑載體(2)的預(yù)熱溫度或設(shè)定的催化燃燒溫度，進(jìn)行溫度判斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化燃燒控制方法，其特征在于在步驟9中，由可見光探測(cè)器(16)在催化燃燒階段進(jìn)行熄火檢測(cè)。
全文摘要
一種催化燃燒控制系統(tǒng)，由流體預(yù)混控制系統(tǒng)和PLC控制器件兩大部分連接組成，流體預(yù)混控制系統(tǒng)包括一臺(tái)串聯(lián)文丘里混合器的風(fēng)機(jī)，文丘里混合器的喉管吸風(fēng)口與比例調(diào)節(jié)閥連接，比例調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口與零壓閥的出口連接，零壓閥并聯(lián)針閥，PLC控制器件包括一個(gè)PLC控制器CPU。采用流體控制與PLC自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)，在一套流體預(yù)混系統(tǒng)中，只需通過(guò)PLC控制器件控制風(fēng)機(jī)的輸入頻率來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)控制催化燃燒過(guò)程所需要的不同的燃?xì)猓諝饣旌蠞舛龋豢芍苯釉诖呋紵鞯拇呋瘎┹d體上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制點(diǎn)火、預(yù)熱有焰燃燒和催化燃燒；簡(jiǎn)化了催化燃燒器的結(jié)構(gòu)，減小了體積，降低了成本，提高了自動(dòng)化程度和控制精度。
文檔編號(hào)F23N5/00GK1971135SQ20061020124
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者周琦, 王燕京, 張世紅 申請(qǐng)人:北京建筑工程學(xué)院