一种调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法与流程

本发明涉及蒸汽发生设备及控制方法领域，具体涉及一种调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法。

背景技术：

燃气蒸汽发生设备是用燃气作燃料，在设备内通过燃烧器燃烧放出来的热量，加热管道内的水，并使其汽化成蒸汽的热能转换设备。水在锅筒中不断被炉里气体燃料燃烧释放出来的能量加热温度升高并产生带压蒸汽。由于水的沸点随压力的升高而升高，锅筒是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力，严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的，作为一种能源广泛使用。

在印染织物中，在染色过程中，很多工艺需要使用蒸汽加热，常常在染色时蒸汽压力不够导致升温难题，从而印象印染的产量和质量。

随着我国国民经济的发展，纺织印染行业得到了快速发展，与此同时也受到了资源和环境的制约，节能减排则成为缓解资源和环境约束的重要措施。纺织行业作为高能耗、高排放产业，是工业领域节能减排的重点和难点，开展节能检测意义重大。

因此，亟需开发一种调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法，在燃气蒸汽发生装置保证高效率的同时，能够调整蒸汽量，满足自动化控制的要求。

技术实现要素：

本发明提供了一种调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法，能够快速对燃气蒸汽发生装置产生的蒸汽量调整，并且，能够实现自动调整。

一种调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法，包括以下步骤：

1)蒸汽排出管需要产生的蒸汽量q预设；

2)开启燃气蒸汽发生装置，通过燃气调节阀在燃气管道上开度调节到x，将水量调节阀调节进水管上的开度调节到y，通过蒸汽流量计得到蒸汽量q实际；

3)变换不同的x值和y值，得到不同的蒸汽量q实际，建立蒸汽量调整方程，经过拟合得到矫正系数；

4)需要达到的蒸汽量为q预设，将蒸汽量q预设作为蒸汽量调整方程等式左边的值，调整x值和y值，直到蒸汽流量计的蒸汽量q实际达到预设值。

本发明中，根据实际的工况(实际进水管的水压、燃气管道的燃气压力)下的运行状态，可以计算出蒸汽量调整方程的矫正系数，使得该蒸汽量调整方程适合该实际工况下的蒸汽流量调整，从而实现快速、高效、准确。

本发明中，蒸汽量q实际为稳定的蒸汽量，是指在1分钟内，蒸汽流量计检测到的最大蒸汽量与最小蒸汽量比值在100～110:100，即波动幅度在10％以内；

开度x值和y值均以全开100为基准，如燃气调节阀开一半，即将燃气调节阀在燃气管道上开度调节到50，燃气调节阀全开，即将燃气调节阀在燃气管道上开度调节到100，如水量调节阀开一半，水量调节阀调节进水管上的开度调节到50，水量调节阀开全半，水量调节阀调节进水管上的开度调节到100。即x＝0～100，y＝0～100。

步骤3)中，变换不同的x值和y值至少3次。

建立蒸汽量调整方程，经过拟合得到矫正系数，具体为：

建立蒸汽量调整方程经过拟合得到矫正系数a、b、c。a为0.015～0.05，b为5～23，c为-40～0。

一般实际过程中，由于已经发现该蒸汽量调整方程的效果较好，一般开启稳定后，根据当时的工况条件，变换三次不同的x值和y值，就可以快速求出该蒸汽量调整方程的矫正系数a、b、c。变换三次不同的x值和y值常常在实际开度附近取值，如昨天工作状态的x值为45～50，则这次变换的三次不同的x值可取40，50和60，从而使得得到的矫正系数a、b、c更能够适合该工况。

步骤4)中，将蒸汽量q预设作为蒸汽量调整方程等式左边的值，调整x值和y值，直到蒸汽流量计的蒸汽量q实际达到预设值，具体包括：

当第一个蒸汽量q实际大于或小于蒸汽量q预设，先保持y值不变，将蒸汽量q预设作为蒸汽量调整方程等式左边的值，求得第一次矫正后的x值，然后将燃气管道上开度调节到第一次矫正后的x值，得到第二个蒸汽量q实际，然后保持第一次矫正后的x值不变，将蒸汽量q预设作为蒸汽量调整方程等式左边的值，求得第二次矫正后的y值，然后将水量调节阀调节进水管上的开度调节到第二次矫正后的y值，x值和y值交替调整，直到蒸汽流量计的蒸汽量q实际达到预设值q预设。

当调整多次后蒸汽量q实际没有达到预设值，则返回步骤3)重新确定矫正系数a、b、c。

所述的燃气蒸汽发生装置，包括：

与燃气管道连接的燃烧器；

设置在所述燃烧器上的燃烧加热区；

设置在所述燃烧加热区上的余热回收区；

以及设置在所述余热回收区上的排烟风机；

所述的余热回收区内设置有预热管道以及进水管；

所述的燃烧加热区设置有燃烧加热管道以及蒸汽排出管；

所述的进水管与所述预热管道连通，所述的预热管道与所述燃烧加热管道连通，所述的燃烧加热管道与所述蒸汽排出管连通。

本发明中，燃烧器发生燃烧，直接用火加热燃烧加热管道内的水，使其汽化，生成水蒸气，由于燃烧过程中，热烟气以及余热水上升，直接到达余热回收区对预热管道内的水利用余热进行加热，使得水先进入预热管道利用余热加热，回收热量，之后进入到燃烧加热管道中，通过燃烧器直接用火加热燃烧加热管道内的水，使得水能更容易汽化产生水蒸气，提高热能效率，从而降低能耗的排放。

所述的燃烧器、燃烧加热区、余热回收区沿竖直方向从下到上依次设置在壳体内，在燃烧过程中，热气可以由下到上传输，所述的壳体可采用保温壳体，所述的排烟风机设置在所述壳体的顶部，所述的壳体的底部设有进气口，有利于气体由下到上流通，保证燃烧器足够的氧气。

所述的预热管道包括：多层预热管道单元，每一层的预热管道单元包括多个首尾连接的u型管，一方面方便热烟气的通过，另一方面，在热烟气通过的时候，跟预热管道有较大的热交换面积，能够对预热管道中的水充分预热。受热面大，烟气阻力小，排烟温度低，烟气中潜热和显热释放彻底，受热转换效率高，管排变形极小，寿命长。

相邻两层预热管道单元之间连通，使得水从上面的预热管道单元逐渐到下面的预热单元。所述的预热管道单元为三层。

所述的燃烧加热管道包括：多层燃烧加热管道单元，每一层的燃烧加热管道单元包括多个首尾连接的u型管，使得燃烧器在燃烧过程中，能够与燃烧加热管道有较大的热交换面积，能够对燃烧加热管道中的水充分加热，使得水能更容易汽化产生水蒸气，提高热能效率，从而降低能耗的排放。受热面大，烟气阻力小，排烟温度低，烟气中潜热和显热释放彻底，受热转换效率高，管排变形极小，寿命长。不仅强化吸热和降低烟温效能，还能保障额定蒸发量、蒸汽温度和蒸汽压力。运行中充分利用了燃气热能，提高了热转换利用率，确保了直流蒸汽技术得以全面实现。

相邻两层燃烧加热管道单元之间连通，使得水从上面的燃烧加热管道单元逐渐到下面温度更高的燃烧加热管道单元。所述的燃烧加热管道单元为三层。

所述的进水管上设置有水量调节阀，可以控制阀门的开度调节进水量。

所述的蒸汽排出管上设置有蒸汽流量计，可以计算蒸汽出口的蒸汽流量。

所述的燃气管道上设置有燃气调节阀，可以控制阀门的开度调节燃气进量。

所述的蒸汽流量计、水量调节阀、燃气调节阀均与控制器连接，控制器根据蒸汽流量计的数据控制水量调节阀和燃气调节阀，当蒸汽流量计的蒸汽流量过大，可同时减少水量调节阀和燃气调节阀的开度，当蒸汽流量计的蒸汽流量过小，可同时增大水量调节阀和燃气调节阀的开度，从而给印染工艺提供合理量的水蒸气，减少能源的消耗。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法中，根据实际的工况(实际进水管的水压、燃气管道的燃气压力)下的运行状态，可以计算出蒸汽量调整方程的矫正系数，使得该蒸汽量调整方程适合该实际工况下的蒸汽流量调整，从而实现快速、高效、准确，非常适合实际工况。

本发明中，燃烧器发生燃烧，直接用火加热燃烧加热管道内的水，使其汽化，生成水蒸气，由于燃烧过程中，热烟气以及余热水上升，直接到达余热回收区对预热管道内的水利用余热进行加热，使得水先进入预热管道利用余热加热，回收热量，之后进入到燃烧加热管道中，通过燃烧器直接用火加热燃烧加热管道内的水，使得水能更容易汽化产生水蒸气，提高热能效率，从而降低能耗的排放。

本发明中，采用多个首尾连接的u型管的燃烧加热管道和预热管道，受热面大，烟气阻力小，排烟温度低，烟气中潜热和显热释放彻底，受热转换效率高，管排变形极小，寿命长。不仅强化吸热和降低烟温效能，还能保障额定蒸发量、蒸汽温度和蒸汽压力。运行中充分利用了燃气热能，提高了热转换利用率，确保了直流蒸汽技术得以全面实现。

附图说明

图1为本发明快速调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的流程示意图；

图2为本发明燃气蒸汽发生装置内部的结构示意图；

图3为本发明中多个首尾连接的u型管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明快速调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法和燃气蒸汽发生装置作进一步详细描述。

如图1所示，快速调整燃气蒸汽发生装置产生蒸汽量的方法，采用上述的燃气蒸汽发生装置，包括以下步骤：

1)印染工艺需要蒸汽排出管9需要产生的蒸汽量q预设，以满足生产工艺的要求，一个方面是数量的要求，另一方面，是能够有恒定的蒸汽量，使其在印染过程中有良好的工艺条件，保持稳定；

2)开启燃气蒸汽发生装置，通过燃气调节阀8在燃气管道7上开度调节到x，将水量调节阀2调节进水管1上的开度调节到y，通过蒸汽流量计9得到稳定的蒸汽量q实际；

稳定的蒸汽量是指在1分钟内，蒸汽流量计检测到的最大蒸汽量与最小蒸汽量比值在100～110:100，即波动幅度在10％以内，这个可以人为设定，如果要求高一点，可以将波动幅度在5％以内，实际过程中，根据工艺的不同，要求也不同，一般较多的是设置在5％～20％之间；

3)变换不同的x值和y值，得到不同的蒸汽量q实际，建立蒸汽量调整方程经过拟合得到矫正系数a、b、c；

一般实际过程中，由于已经发现该蒸汽量调整方程的效果较好，一般开启稳定后，根据当时的工况条件，变换三次不同的x值和y值，就可以快速求出该蒸汽量调整方程的矫正系数a、b、c，变换三次不同的x值和y值常常在实际开度附近取值，如昨天工作状态的x值为45～50，则这次变换的三次不同的x值可取40，50和60，从而使得得到的矫正系数a、b、c更能够适合该工况。

4)燃气蒸汽发生装置产生第一个稳定的蒸汽量q实际，需要达到设定的蒸汽量q预设；

当第一个稳定的蒸汽量q实际大于或小于蒸汽量q预设，先保持y值不变，将蒸汽量q预设作为蒸汽量调整方程等式左边的值，求得第一次矫正后的x值，然后将燃气管道上开度调节到第一次矫正后的x值，得到第二个稳定的蒸汽量q实际，然后保持第一次矫正后的x值不变，将蒸汽量q预设作为蒸汽量调整方程等式左边的值，求得第二次矫正后的y值，然后将水量调节阀调节进水管上的开度调节到第二次矫正后的y值，x值和y值交替调整，直到蒸汽流量计的蒸汽量q实际达到预设值，一般调整x值和y值交替一次就可以调整到目标值，比较快速。

当调整多次后还不能够调整到目标值，则返回步骤3)重新确定矫正系数a、b、c。

开度x值和y值均以全开100为基准，如燃气调节阀开一半，即将燃气调节阀在燃气管道上开度调节到50，燃气调节阀全开，即将燃气调节阀在燃气管道上开度调节到100，如水量调节阀开一半，水量调节阀调节进水管上的开度调节到50，水量调节阀开全半，水量调节阀调节进水管上的开度调节到100。即x＝0～100，y＝0～100。

在实际的调整过程中，由于燃气蒸汽发生装置即使是同一装置，在开启后，不同时间的工况都会发生一定的变化，如进水水压有差别，燃气管道的天然气流量也会发生一定的变化，矫正系数a、b、c都是根据实际情况确定，一般a为0.015～0.05，b为5～23，c为-40～0，调整时间在燃气蒸汽发生装置出蒸汽后的0.5～1小时就可以完成，相比于以前的手动调整，有经验的老师傅在2～3小时完成，并且需要调整很多次，经验比较少的工人可能需要4～6小时左右，调节的次数依然很多，而且，一般工况发生变化，又需要重新调整。在实际的过程中，调整到的目标值，在前后5％的误差内，都是认为已经调整到目标值，到超出目标值10％的误差后，一般会启动重新调整。方法中所称的蒸汽量q实际实际中都是一段时间的稳定值。在使用本发明方法时，操作人员也可以进行人工干预，如蒸汽量偏小一点点的话，可以将燃气调节阀8在燃气管道7上开度增加1％、2％的开度。

如图2所示，燃气蒸汽发生装置，包括：与燃气管道7连接的燃烧器6；设在在燃烧器6上的燃烧加热区5；设置在燃烧加热区5上的余热回收区4；以及设置在余热回收区4上的排烟风机3；余热回收区4内设置有预热管道以及与预热管道连接的进水管1；燃烧加热区5设置有燃烧加热管道以及与燃烧加热管道连接的蒸汽排出管9。进水管1与预热管道连接，预热管道与燃烧加热管道连接，燃烧加热管道与蒸汽排出管9连接。

燃烧器6、燃烧加热区5、余热回收区4沿竖直方向从下到上依次设置在壳体(下面部分壳体未画出)内，在燃烧过程中，热气可以由下到上传输，壳体可采用保温壳体，排烟风机3设置在壳体的顶部，进气口设置在壳体的底部，有利于气体有下到上流通，保证燃烧器6足够的氧气。

如图2、图3所示，预热管道包括：多层预热管道单元，每一层的预热管道单元包括多个首尾连接的u型管11，为管排式结构，不锈钢材质，管侧间隙5mm，壁厚2mm，一方面方便热烟气的通过，另一方面，在热烟气通过的时候，跟预热管道有较大的热交换面积，能够对预热管道中的水充分预热。受热面大，烟气阻力小，排烟温度低，烟气中潜热和显热释放彻底，受热转换效率高，管排变形极小，寿命长。相邻两层预热管道单元之间连通，使得水从上面的预热管道单元逐渐到下面的预热单元。预热管道单元为三层。图3中为一层预热管道单元的俯视图。

如图2、图3所示，燃烧加热管道包括：多层燃烧加热管道单元，每一层的燃烧加热管道单元包括多个首尾连接的u型管11，为管排式结构，不锈钢材质，管侧间隙5mm，壁厚2mm，使得燃烧器6在燃烧过程中，能够与燃烧加热管道有较大的热交换面积，能够对燃烧加热管道中的水充分加热，使得水能更容易汽化产生水蒸气，提高热能效率，从而降低能耗的排放。受热面大，烟气阻力小，排烟温度低，烟气中潜热和显热释放彻底，受热转换效率高，管排变形极小，寿命长。不仅强化吸热和降低烟温效能，还能保障额定蒸发量、蒸汽温度和蒸汽压力。运行中充分利用了燃气热能，提高了热转换利用率，确保了直流蒸汽技术得以全面实现。相邻两层燃烧加热管道单元之间连通，使得水从上面的燃烧加热管道单元逐渐到下面温度更高的燃烧加热管道单元。燃烧加热管道单元为三层。图2中为一层燃烧加热管道单元的俯视图。

如图2所示，进水管1设置有水量调节阀2，可以控制阀门的开度调节进水量。水量调节阀2可采用阀体配合有阀门定位器。

蒸汽排出管9设置有蒸汽流量计10，可以计算蒸汽排出管9的蒸汽流量。

燃气管道7设置有燃气调节阀8，可以控制阀门的开度调节燃气进量，可采用阀体配合有阀门定位器的形式。

蒸汽流量计10、水量调节阀2、燃气调节阀8均与控制器连接，控制器根据蒸汽流量计10的数据控制水量调节阀2和燃气调节阀8的开度，当蒸汽流量计10的蒸汽流量过大，可同时减少水量调节阀2和燃气调节阀8的开度，当蒸汽流量计10的蒸汽流量过小，可同时增大水量调节阀2和燃气调节阀8的开度，从而给印染工艺提供合理量的水蒸气，减少能源的消耗。

本发明中，燃烧器6发生燃烧，直接用火加热燃烧加热管道内的水，使其汽化，生成水蒸气，由于燃烧过程中，热烟气以及余热水上升，直接到达余热回收区4对预热管道内的水利用余热进行加热，使得水先进入预热管道利用余热加热，回收热量，之后进入到燃烧加热管道中，通过燃烧器6直接用火加热燃烧加热管道内的水，使得水能更容易汽化产生水蒸气，提高热能效率，从而降低能耗的排放。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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