摘要：锅炉供热自动化是将供热系统内所有电气自动化设备和装置根据工艺需求合理组合，使用先进的计算机、控制器、通信设备按照设计者的要求，经过信号采集、分析判断、操作控制，实现对锅炉供热系统的监视、控制、保护、报警、数据记录等功能，并通过优化控制程序和控制方法达到节能的目的。
关键词：自动化；锅炉；控制方法；节能
前言
我国的供热系统主要采用集中供热的方式，这种供热方式在我国已经具有数十年的发展历史，尤其是对于温度较低的北方城市来说，近几年来燃气锅炉供热系统已经成为了北方冬季供暖的最主要方式。在过去的集中供热系统中，采用的是人工烧锅炉的形式，主要利用的是人工系统加热提供热量，但是这种方式存在着一定的能源浪费弊端，也容易造成成本流失的现象，而自动化系统的应用则解决了这些弊端，实现了供热系统的自动化和节能最大化。
1燃气供热系统中所包括的电气自动化设备和装置
燃气供热系统中所包括的电气自动化设备和装置主要分布在燃气管网、燃气锅炉、供热管网中，由自动化系统完成对电气设备和装置的集中控制。
1.1燃气管道中所包括的电气自动化设备和装置
根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)和《锅炉房设计规范》(GB50041-2008)的规定，燃气管道电气自动化设备和装置主要包括：燃气管道计量仪表，管道压力指示仪表，管道压力高，低报警装置，燃气调压间，锅炉房可燃气体浓度高报警传感器，报警控制器，燃气供气总阀，轴流风机以及每台锅炉燃气干管上应配套性能可靠的燃气阀组。
1.2燃气锅炉中所包括的电气自动化设备和装置
燃气锅炉中电气自动化设备和装置主要包括：燃烧机、锅炉控制器两大部分。其中燃烧机中还含有送风机、点火系统、火焰检测、燃气检漏装置、燃烧机程序控制器、风压开关、燃气低压开关、燃气压力开关等。
1.3供热管网中所包括的电气自动化设备和装置
供热管网是将锅炉的热量通过各种形式传递到用热用户。供热管网中所包括的电气自动化设备和装置有循环泵、温度传感器、压力传感器、液位计、泄压电磁阀、安全阀、软水器、补水箱、电气控制柜。所有设备和系统正确联动起来才能保证供热的正常运行。
2燃气锅炉自动化系统的构成
我国北方传统的供热方式是通过燃煤来提供热量，但是燃煤所制造的空气污染十分严重，这与我国提倡建设环保型社会的理念不符。所以为了进一步改善大气环境，尽可能广泛地使用清洁能源，我国北方地区逐渐使用燃气锅炉系统来进行集中供热。燃气锅炉系统在几年的发展时间里，其自动化的水平不断提升，燃气锅炉自动化系统也逐渐成型。燃气锅炉自动化系统并不是完全一体化的供热系统，其主要是由燃烧控制系统、燃气监测报警联动系统、供热系统三部分构成。
2.1燃烧控制系统
燃烧控制系统主要就是在燃料的燃烧阶段，通过对其燃料的配置和温度的控制来实现燃料的充分燃烧以及避免有害物质的不规范排放。锅炉燃烧控制系统会在燃料燃烧时对于天然气和空气之间合理的比例进行调配控制，尽可能地使天然气充分燃烧，避免燃气资源的浪费。与此同时，通过实时监测控制锅炉内的温度，有效减少有害物质的排放，包括氮氧化物和硫化物等的排放。这个过程是通过自动化的调节和适当的人工监控来完成的，有利于提高燃气锅炉的环保性与稳定性。
2.2燃气监测报警联动系统
燃气监测报警联动系统最主要的目的就是通过对于锅炉内空气的质量进行实时的监测，从而判断出燃气锅炉系统的工作状态是否处于合适的范围之内。燃气监测报警联动系统所包含的元件包括可燃气体报警器、风机联动箱、电磁阀联动箱三种，并且可以通过放置于锅炉内的报警探头来进行监测与报警提示。在实际的应用当中，可燃气体报警器与报警探头相连，对炉内的空气进行检测对比，判断气体含量是否处于安全规范的范围之内，一旦超过了安全范围，报警器就会发出报警信号，并且触动风机联动箱和电磁阀联动箱的启动程序，及时停止天然气的继续输入，保证燃气锅炉使用环境的绝对安全。
2.3供热系统
供热系统主要实现的就是将燃气锅炉产生的热量，通过各种形式的系统传播提供给取暖的用户，从而达到集中供暖的目的。供热系统将燃气燃烧产生的热能以热水的形式传输到各个交换站，然后交换站进行压力转换之后再提供给各个需要供暖的用户。供热系统也不是一个完全独立的系统，它包括了许多子系统，如水处理系统、恒压补水系统、外网供热参数调节系统等，这些系统的联合应用才能够达到供热系统的有效运用，将供热系统控制在整体联动的工作状态之中。
3自动化系统在燃气锅炉节能上的应用
3.1烟气温度控制
锅炉烟气中的水蒸气以液态形式排出锅炉，在保证一次网温度的同时，根据排烟温度传感器调整输出负荷，使排烟温度降到60 ℃以下，使烟气中的水蒸气发生冷凝，利用烟气显热和液化放热最大化提升燃料利用率，使锅炉效率接近极限。
3.2气候补偿
室外温度变化是影响建筑物内温度变化的决定性因素（图1），所以根据室外温度的变化来调节供水温度，维持室内温度稳定。室外温度越高，输出负荷越小；室外温度越低，输出负荷越大。这样既提高了舒适性，又降低了运行费用。热水温度越低，散热越小，有研究表明，供热温度每降低2℃，将节约1%能源。
图1 24h供热系统室外温度调节曲线图
3.3锅炉联机
通过PLC程序使锅炉并联运行。自动调整启动顺序和输出负荷，使各锅炉在较低的负荷下运行，提高运行效率。以两台锅炉联机为例，当锅炉A输出负荷为最大时无法满足供热需求，则启动锅炉B，锅炉逐渐加大输出负荷；当满足供热需求后，锅炉A和锅炉B同时回调，使输出负荷逐渐变小，直到最小后其中一台停机，另一台加大输出负荷，如此往复。在实际运行中通常会稳定到一个位置平稳运行，不会出现频繁启停的现象。
3.4分区分时供热
在同一热源系统中，有时不同建筑物具有不同温度要求和用热特点，这时通过阀门和室内温度传感器来调节该区域温度，以达到节约能源的目的。
4远程监控RTU技术应用
随着通信技术不断发展，RTU产品有了更广泛的应用领域，成为自动化行业产品应用的一个重要分支，RTU是远程测控终端，是数据采集监控系统的基本组成单元。一个RTU可以由几个、几十个或几百个I/O点组成，放置在测量点附近的现场，通过无线网络传送到数据平台后，可以在任一连接互联网的计算机或者手机App上监控和操作现场设备。在现场施工难度大，被测点距离远，RTU比PLC更有优势。无线网络突破了时间和地点的限制，拓展了供热管理途径，便捷了控制模式。
结语
燃气锅炉自动化系统发展至今，其普及程度已经覆盖了绝大部分城市的住宅区域和工业生产区域，对于人们的生产生活提供了巨大的便利，也实现了供热系统的自动化和节能最大化。自动化系统在燃气锅炉中的广泛应用，是由我国始终提倡的大力发展科学技术和深入强化环保节能理念决定的，它的发展有利于提高城市供热系统的稳定性和连续性，对于节省不必要的人工成本和燃料成本来说也具有重要的作用。
参考文献
[1]赵斌.烟气余热节能技术在供热燃气锅炉节能改造中的应用机理——以庆升实业公司庆升化工厂为例[J].科技经济导刊，2016，01(10):121+120.
论文作者:徐一雷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：系统论文; 锅炉论文; 燃气论文; 温度论文; 燃气锅炉论文; 装置论文; 负荷论文; 《基层建设》2019年第12期论文;