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技术文章

Honeywell Controlink 系统简介


Oxygen Control 氧气控制
引言
    所有的燃烧过程都需要对氧气做**的测量,氧气过多或过少都会造成不佳的效果。但是,一般情况下人们都会有意让氧气含量偏高,因为这样导致的不佳效果仅仅只是燃烧的低效率。但是当氧气含量过低时,如果积累的烟灰和其他非燃烧的物质得到足够的氧气突然燃烧起来,将会导致一氧化碳的生产,煤烟甚至爆炸。
当锅炉燃烧器被手动调整到周期模式时,通常需要3%过量的氧气,也就是约为15%的过量空气。这是因为有许多外界和大气条件可以影响氧气或者空气的供给。例如,冷空气的密度大,且与暖空气相比含有较多的氧气,风速对每一个烟道的影响不同,大气压力进一步影响通风。因此,在调整的时候过量的氧气或者是空气可以保证在任何情况下都有足够的氧气来提供充分燃烧。
     从效率的角度来讲,过量的氧气意味着在燃烧器里的空气比真正需要的多。空气中还包含水分,全部被加热后从烟道散发出去。氧气过量直接与效率降低成正比,也就是说,3%过量的氧气会导致燃烧效率降低3%
虽然每天可以对燃烧器进行监控和调整,但是操作起来还不太实际。而自动氧气控制系统则可以持续监测烟道气体并调整燃烧器的空气供应。它们一般被称为氧气调整系统
产品综述
ControLinks 燃料空气比例调节系统是一套基于微处理器的可以同时控制24套执行器系统与全比调燃烧器协同工作,执行器可控制
一次和二次燃料阀的位置以及助燃空气调节门和FGR系统。这套系统由R7999主控制器和Q7999A底座以及ML7999A执行器构成。
两种电压模式,包括100-120Vac 200-240Vac,适用于全球任意国家。控制器采用非易失性内存保存运行记录,可以锁定当前模式以及进行报警指示,同时,采用6LED指示灯来标明电源、警告、4个执行器状态。通过闪烁灯光信号进行故障报警,共计包含60个可能的故障代码。具备到UPPAs的浮点控制输出,自动/手动火焰调节,远程重启能力, 4-20mA 烟气与水温输入和双燃料输入,能控制2-4UPPAs,参数调整需要密码,避免未经授权的访问
UPPAs可适应通用电源输入从100伏到240伏交流电,提供直接耦合输出应用的灵活性。执行器上的大箭头提供执行机构即时位置的明显指示。浮点控制输入输出中心角为± 0.1度,CWCCW开关可手动操作,在步进电机和传动齿轮连轴器之间设计了磁耦合机构控制机械停止从而保证在过载情况下不烧毁电机或者使传动齿轮脱齿。至星期的LED指示灯为未配置,配置及在线或有故障的情况下提供了报警信号。
典型应用
取代传统的机械凸轮联动单点控制系统,通过燃料,空气,烟气(如果采用)三者之间的联系来控制大功率燃烧器.
系统可指挥多达4个独立控制的通用并行定位器(UPPAs)来响应负载与燃烧速度之间的需求。
霍尼韦尔 ControLinks 燃料空气比例调节系统提供了更精准和更有效的执行器位置与燃烧器燃烧功率之间的对应关系,这相当于降低了服务和停机时间
可用于单一或混合燃料在单一燃料燃烧器的应用,包括任何一类渴望提高燃烧效率的大功率燃烧器,锅炉,化工过程加热炉,烘炉,冶炼炉,石灰窑,油漆干燥炉,挥发性有机化合物燃烧炉,陶瓷,补充空气加热器,或者作为任何一个燃烧系统改造或者新建项目的全比调燃烧器部分。特别适用于医院,学校,大学,办公楼,商业零售复合建筑,多单元房屋住宅和工业生产过程的生产设施.
使用controlinks系列非机械式连杆系统的理由:
提升调节比:提升调节比到 6:1 通常机械连杆式空燃比调系统*大调节比为 3:1
       关闭与小火位置是分开的与机械连杆式系统完全不同
降低调试成本及时间:节省至少30%的建立正确空燃比曲线时间
          通过 S7999B 显示面板或者电脑进行快捷设置
易于设计:选择调节组件时不用考虑通常的凸轮连接布局问题。
减少排放并可使烟气循环利用:
减少排放已经成为许多设施焦点问题。
当燃烧天然气和燃油的时候,氮气(N2)在高于1500 °的温度时氧化产生的热氮氧化合物NOx.
可以通过降低在助燃风里的的氧气含量来导致火焰温度的下降,从而减少热氮氧化合物NOx的产生。
此任务可以通过利用烟气再循环(FSG)系统,其中一风门放置在烟气管道,允许有部分烟气再循环。
FSG显著通过回收利用部分烟气到主燃烧室,从而降低燃烧温度的峰值,以此降低工业锅炉氮氧化物排放量。
FSG的使用也降低了未燃烧的燃料和燃烧废气的排放。
 Excess Air Effect on Efficiency
过量氧气对燃烧效率的影响
Excess Oxygen %
Natural Gas
2.0
83.08%
2.5
82.37%
3.0
81.68%
3.5
80.71%
4.0
79.72%
4.5
78.60%
5.0
77.31%
5.5
75.32%
6.0
74.03%
6.5
72.01%
 
Estimating Savings from O2 Trim
使用氧气调整系统后,对燃料的节约率进行估计
燃料的节约率=1.0 -(初始的燃烧效率/*终的燃烧效率)
例如,4.0%过量的氧气减少到2%时:
1.0 - (0.7972 / 0.8308) = 0.04044 = 4.04%,也就是说当过量的氧气由4%调节到2%时,节约了燃料约4%
注意:由于一些锅炉在未使用该系统之前就使用较多的过量氧气,所以**年节约的燃料实际上会比上面计算的结果要高。然而,这些节约大部分归功于对于锅炉合理的手动调节,而不一定是氧气自动控制系统所做的贡献。根据Hays Cleveland介绍,调整好的锅炉对燃料的节约率在2% - 4%。
Estimating Payback from the Installation of O2 Trim
对氧气调整系统的投资回收期进行估计
氧气调整系统设备的花费因锅炉大小不同而略有变化,投资成本会有所不同主要是由于伺服电动机的转矩要求和氧气分析仪的类型不同。安装费用的变化比较大,一般典型安装的安装成本提供如下:
对于100600马力的锅炉,Honeywell--controlinks系统的投资成本为:
  • 设备:燃烧控制器,高精度执行器,系统显示面板,高精度调节阀,温控表,执行器控制器。设备的成本范围为10000美元 至11000美元。
  • 安装成本:5000至7000美元。
  • 启动和培训服务成本:2500到4000美元。
例如:一个500马力的锅炉一小时需要20MMBTU的热量,每年运行8000小时,负载率为50%,保守地假设安装了氧气调整系统后能节约2%的燃料:
20 MMBTUs x 8,000 hrs x 50% x 2% = 2,560 MMBTUs,也就相当于每年节约2560 千立方英尺的天然气。
如果天然气的价格是每千立方英尺7美元,则2560 x $7 = $17920,也就是每年能节约17920美元。
根据氧气调整系统安装费用的不同,投资成本在一到两年内被收回。
特别提醒,如果节约率在4%的话,不到一年便可收回成本。
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