SCV低氮燃烧器及其负荷调节控制方法与流程

本发明涉及一种燃烧器，特别是涉及一种浸没燃烧式气化装置(submergedcombustion vaporizer,scv)中的低氮燃烧器及其负荷调节控制方法。

背景技术：

1、浸没燃烧式气化装置(submerged combustion vaporizer,scv)为lng(液化天然气)工业体系中lng接收站工艺中的关键一环，将燃料气燃烧过程中释放的热量传递给低温lng，加热至指定温度后输出到供气管网中。浸没燃烧式气化装置主要在用气峰值阶段或者冬季气候寒冷时启动，用于应急调峰，属于必备的核心关键设备。

2、浸没燃烧式气化器作为天然气工业体系中的重要关键环节，要求其工艺过程能耗低、燃烧过程的污染物排放少，而且能够快速灵敏地响应用气端对scv的负荷调节需求。

3、当前普遍应用的浸没燃烧式气化器中，燃烧器负荷调节控制系统存在如下问题：

4、(1)通过流量计的信号来驱动调节阀，导致系统控制逻辑环节较多，且依赖流量计的测量稳定性和精度，在测量低速的空气流时流量计误差及波动较大，极易出现燃气、空气比例失调的问题。

5、(2)各调节阀的运转同步性差。流量计的读数存在一定的波动和延迟，这一特性使得燃烧器负荷调节必须以较慢的斜坡速率进行动作，否则会放大不同步现象导致的燃烧过程空燃比失调问题，无法提升整机负荷调节的灵敏性。

6、(3)上述控制系统不利于高效燃烧、低污染物排放的燃烧控制需求。高效燃烧，需要在负荷调节过程中使空气、燃气精确配比。低污染物排放则是基于空燃比精确可控的情况下进一步调整优化燃烧过程。而上述所提及的控制逻辑环节多、调节阀同步性差、难适配燃料气成分变化工况等因素，使高效燃烧、低污染物排放等目标较难保证。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种使空气与燃气的比例调节更灵活、使燃烧器燃烧过程中空燃比更合理、燃料燃烧更高效的scv低氮燃烧器及控制环节少，能够快速、精确地控制空气与燃料气的配比，保证燃烧器高效燃烧、低污染物排放的scv低氮燃烧器负荷调节控制方法。

2、为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

3、本发明一种scv低氮燃烧器，用于为水浴池提供热量，水浴池用于加热液化天然气管路，包括燃烧器本体、第一燃料气供气管路、第二燃料气供气管路、第一空气供气管路、第二空气供气管路、雾化水管路，所述第一燃料气供气管路、所述第二燃料气供气管路、所述第一空气供气管路、所述第二空气供气管路及所述雾化水管路的一端均与所述燃烧器本体相连接，所述第一燃料气供气管路、所述第二燃料气供气管路、所述第一空气供气管路、所述第二空气供气管路及所述雾化水管路上分别设置有第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀。

4、进一步地，还包括控制单元，所述水浴池内设置有第一温度传感器，所述液化天然气管路出口设置有第二温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀、所述第四控制阀、所述第五控制阀均与所述控制单元相连接。

5、进一步地，还包括燃料气供气总管、空气供气总管，所述燃料气供气总管一端与所述第一燃料气供气管路的另一端、所述第二燃料气供气管路的另一端相连接，所述燃料气供气总管另一端用于连接燃料气源，所述空气供气总管一端与所述第一空气供气管路的另一端、所述第二空气供气管路的另一端相连接。

6、进一步地，还包括点火枪、第三燃料气供气管路，所述第三燃料气供气管路一端与所述燃料气供气总管连接，所述第三燃料气供气管路另一端与所述燃烧器本体连接，所述点火枪设置于所述第三燃料气供气管路的与所述燃烧器本体相连接的一端端部，所述第三燃料气供气管路上设置有开关阀。

7、进一步地，所述燃料气供气总管上设置有开关阀。

8、进一步地，所述空气供气总管上设置有过滤器、鼓风机。

9、进一步地，所述雾化水管路上设置有水泵。

10、一种scv低氮燃烧器负荷调节控制方法，scv低氮燃烧器用于为水浴池提供热量，水浴池用于加热液化天然气管路，包括下述步骤：

11、测量液化天然气管出口的液化天然气的实时出口温度t.lng_out，液化天然气的设定出口温度为t.lng_setpoint，比较t.lng_out与t.lng_setpoint，若t.lng_out<t.lng_setpoint，则增加scv低氮燃烧器功率，若t.lng_out>t.lng_setpoint，则减小scv低氮燃烧器功率，直至t.lng_out＝t.lng_setpoint，同时，测量水浴池中池水的实时温度t.pool，水浴池中池水的基准温度为t._basel ine，水浴池中池水的实时温度与基准温度之差为δt.pool，δt.pool＝t._basel ine-t.pool，在增加scv燃烧器功率、减小scv燃烧器功率的过程中，当δt.pool值较大时，scv燃烧器功率以较大的负荷调节速率进行调节，当δt.pool值较小时，scv燃烧器功率以较小的负荷调节速率进行调节。

12、进一步地，包括下述步骤：基于燃烧器在燃烧状态下每个功率点的具体燃烧状态，及第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀的阀门位置开度，完成燃烧器功率曲线表，控制单元根据每个功率点下对应的各所述控制阀的阀门位置开度通过线性插值计算法计算每个功率点之间的各所述控制阀的阀门开度，完成各所述控制阀的阀门开度曲线图，控制单元以此控制所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀、所述第四控制阀、所述第五控制阀开度大小，线性插值计算公式如下：

13、

14、xi：负荷百分比；

15、yi：各调节阀的开启角度值；

16、与现有技术相比，本发明scv低氮燃烧器负荷调节控制方法至少具有以下有益效果：

17、本发明一种scv低氮燃烧器负荷调节控制方法，通过比较液化天然气的实时出口温度与液化天然气的设定出口温度，确定如可调节各控制阀的开度，通过比较水浴池中池水的实时温度与水浴池中池水的基准温度，确定各控制阀的开度变化的速率，控制环节少，从而可以快速、精确地控制空气与燃料气的配比，并且各控制阀能够同步调节，避免因各控制阀不同步导致燃烧器燃烧过程中空燃比失调，提升燃烧器的灵敏性，保证燃烧器高效燃烧、低污染物排放。

18、下面结合附图对本发明scv低氮燃烧器及其负荷调节控制方法作进一步说明。

技术特征：

1.一种scv低氮燃烧器，用于为水浴池提供热量，水浴池用于加热液化天然气管路，其特征在于，包括燃烧器本体(01)、第一燃料气供气管路(21)、第二燃料气供气管路(22)、第一空气供气管路(31)、第二空气供气管路(32)、雾化水管路(04)，所述第一燃料气供气管路(21)、所述第二燃料气供气管路(22)、所述第一空气供气管路(31)、所述第二空气供气管路(32)及所述雾化水管路(04)的一端均与所述燃烧器本体(01)相连接，所述第一燃料气供气管路(21)、所述第二燃料气供气管路(22)、所述第一空气供气管路(31)、所述第二空气供气管路(32)及所述雾化水管路(04)上分别设置有第一控制阀(211)、第二控制阀(221)、第三控制阀(311)、第四控制阀(321)、第五控制阀(41)。

2.根据权利要求1所述的scv低氮燃烧器，其特征在于，还包括控制单元(05)，所述水浴池内设置有第一温度传感器，所述液化天然气管路出口设置有第二温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一控制阀(211)、所述第二控制阀(221)、所述第三控制阀(311)、所述第四控制阀(321)、所述第五控制阀(41)均与所述控制单元(05)相连接。

3.根据权利要求1所述的scv低氮燃烧器，其特征在于，还包括燃料气供气总管(02)、空气供气总管(03)，所述燃料气供气总管(02)一端与所述第一燃料气供气管路(21)的另一端、所述第二燃料气供气管路(22)的另一端相连接，所述燃料气供气总管(02)另一端用于连接燃料气源，所述空气供气总管(03)一端与所述第一空气供气管路(31)的另一端、所述第二空气供气管路(32)的另一端相连接。

4.根据权利要求3所述的scv低氮燃烧器，其特征在于，还包括点火枪(06)、第三燃料气供气管路(23)，所述第三燃料气供气管路(23)一端与所述燃料气供气总管(02)连接，所述第三燃料气供气管路(23)另一端与所述燃烧器本体(01)连接，所述点火枪(06)设置于所述第三燃料气供气管路(23)的与所述燃烧器本体(01)相连接的一端端部，所述第三燃料气供气管路(23)上设置有开关阀。

5.根据权利要求4所述的scv低氮燃烧器，其特征在于，所述燃料气供气总管(02)上设置有开关阀。

6.根据权利要求5所述的scv低氮燃烧器，其特征在于，所述空气供气总管(03)上设置有过滤器(33)、鼓风机(34)。

7.根据权利要求6所述的scv低氮燃烧器，其特征在于，所述雾化水管路(04)上设置有水泵(41)。

8.上述权利要求1-7任一所述的scv低氮燃烧器负荷调节控制方法，scv低氮燃烧器用于为水浴池提供热量，水浴池用于加热液化天然气管路，其特征在于，包括下述步骤：

9.根据权利要求8所述的scv低氮燃烧器负荷调节控制方法，其特征在于，包括下述步骤：基于燃烧器在燃烧状态下每个功率点的具体燃烧状态，及第一控制阀(211)、第二控制阀(221)、第三控制阀(311)、第四控制阀(321)、第五控制阀(41)的阀门位置开度，完成燃烧器功率曲线表，控制单元(05)根据每个功率点下对应的各所述控制阀的阀门位置开度通过线性插值计算法计算每个功率点之间的各所述控制阀的阀门开度，完成各所述控制阀的阀门开度曲线图，控制单元(05)以此控制所述第一控制阀(211)、所述第二控制阀(221)、所述第三控制阀(311)、所述第四控制阀(321)、所述第五控制阀(41)开度大小，线性插值计算公式如下：

技术总结
本发明涉及一种燃烧器，特别是涉及一种低氮燃烧器及其负荷调节控制方法，一种SCV低氮燃烧器，用于为水浴池提供热量，水浴池用于加热液化天然气管路，包括燃烧器本体、第一燃料气供气管路、第二燃料气供气管路、第一空气供气管路、第二空气供气管路、雾化水管路，所述第一燃料气供气管路、所述第二燃料气供气管路、所述第一空气供气管路、所述第二空气供气管路及所述雾化水管路上分别设置有第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀。本发明能够使空气与燃气的比例调节更灵活、使燃烧器燃烧过程中空燃比更合理、燃料燃烧更高效。

技术研发人员：张奕,杨信一,王卫晓,汶建伟,薛铎,白旭仑,赖勤,赖建波,安博林,秦赛雷,薛志勇,陈金梅,张文奇,杨潇,姜英宇
受保护的技术使用者：北京燃气集团（天津）液化天然气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15