关键词：自动控制；燃气锅炉；节能；供热
集中供热系统在我国已有几十年发展过程，燃气锅炉在寒冷的北方已成为重要的供暖方式。传统集中供热多采取人工锅炉形式，属于人工系统加热、供热的过程。目前，燃气锅炉主要使用天然气类的清洁燃料，在增加自动化系统后还能解决各类供热系统问题。
1 燃气锅炉自动化系统概述
1.1 燃烧控制系统
该系统主要控制燃料燃烧阶段，可有效控制燃料配置和温度变化，从而保证燃料的充分燃烧，避免各类不合规的有害物质排放。燃烧控制系统能有效调整空气和天然气的配合比，在保证天然气充分燃烧的同时，最大限度的控制资源性浪费。自动化系统（辅以适当的人工监控）能保证锅炉运行的稳定性和环保性。
1.2 燃气监测报警联动系统
此系统可实时监测锅炉内的空气质量，进而对整个锅炉系统的工作状态进行判断。该系统多包括报警系统（可燃气体）、风机联动箱和电磁阀联动箱几部分。如气体检测结果超越安全值，则报警器就会发出报警信号，通过触发其他启动程序停止天然气的输入。
1.3 供热系统
该系统是以系统传播为基础，为用户提供热量的过程。一般以热水的形式输送至各个交换站，并通过压力转换向各户进行输送。该系统由水处理、恒压补水、外网供热等众多子系统构成。在联调联动的基础上控制整个供热系统处于合理的工作状态。
2 自动化系统在燃气锅炉中的供热应用
2.1 热量控制方式
温度调节是供热系统中自动控制的核心，影响温度的核心因素就是热量因素。但热量因素控制受到诸多因素影响，且这些因素影响的周期长，变化较为频繁。自动化系统主要侧重于燃气锅炉所生产的热量数据的采集与分析，并结合各种因素进行调整。
2.2 数据传输与分析方式
没有自动化系统接入时，数据采集和监控存在明显缺陷。既需要大量人力成本，还存在较大的误差性。由此供热系统的正常运行缺乏必要的保障。通过自动化数据传输与分析，可有效规避各类误差引发的风险，同时节省了大量的人力成本和能源。
2.3 远程控制方式
在信息时代，计算机网络技术为远程自动化控制提供了技术保障。我国大部分燃气式锅炉已实现远程控制，由此实现数据共享和资源的合理配置。远程控制技术为燃气锅炉的自动化控制提供了必要的技术支持，突破了时间与空间的制约，也增加了供热管理途径。
2.4 变频技术
变频技术已广泛应用于工业领域，燃气锅炉自动化依靠变频技术能有效地提升整体经济性。供热系统中计算机网络与变频技术结合，让整个自动化系统管理更为便捷，并能达到远程实时性数据操作。
3 自动化系统在燃气锅炉中的节能技术应用
以下就燃气锅炉与空气源热泵联合使用的方式，分析该系统的节能优势和相关技术环节。
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3.1燃气锅炉烟气余热利用的必要性
天然气属于不可再生的清洁燃料，其主要成为是甲烷，在燃烧过程中会产生氮氧化物和碳化物的烟气。在排放的烟气中大量水蒸气等若经过深度回收会有较高的利用价值，如水蒸气的潜热和烟气整体的显热部分。充分利用这部分热能可有效提升燃气锅炉的热效率。
从理论上分析，燃气锅炉多为低位发热，若燃气锅炉排烟温度若上升10℃，则锅炉整体热效率会有0.5%的降幅。若换热器壁面温度低于烟气露点温度，则此时的水蒸气进入冷凝状态，同时会有占烟气10%左右的热能被释放掉。若能有效利用这部分高低位发热量，不仅能提升燃气锅炉的整体经济收益，在环保效果方面也会有明显的提升。
3.2燃气锅炉烟气余热利用与空气源热泵技术
借助自动控制，通过空气源热泵联合供热节能技术，可更为有效地利用燃气锅炉烟气余热，回收烟气中的热量。该热能回收技术按照三级降温两级换热的方式进行回收，气源热泵可充分发挥低吸高放的优势。当烟气温度低于60℃时回收烟气中的潜能，并将能量应用于热水或供暖中，有效回收烟气中的全热（见图1）。
图1 烟气源热泵系统工艺系统流程
1-高温烟气，2-气-水换热器，3-风机，4-混合降温器，5-烟气源热泵
通过自动控制技术，引风机可将锅炉烟囱中的高温烟气引出并送至气—水换热器中。加装变频器的引风机可保证烟囱内保持较为恒定的气压，从而让燃气锅炉处于正常运转状态，同时还能有效解决烟阻问题。烟气经过降温处理后被导入混合降温器，借助射流装置产生的负压与低温烟气进一步混合降温，空气源热泵的蒸发器换热降温后，一部分烟气实现回流，剩余部分则被排放掉。燃气锅炉的烟气通过换热、降温循环后，气体中的热量被大幅度的利用起来，最终达到排放烟气与室外温度基本一致。
在自动控制的基础上燃气锅炉低温排放气体与空气源热泵器结合为一体，可保证热泵在冬季供热工况下获得20℃以上的蒸发器侧热源。由于这种热能回收成本较低，同时还能有效解决空气源热泵冬季结霜、低效的问题，从而获得提升整体经济效益。在有效回收潜热和冷凝水的同时，将排放气体中的氮氧化物含量控制到最低，从而达到节能、减排、节水的目的。自动控制技术还能合理降低冬季燃气锅炉高负荷问题，借助空气源热泵能达到夜间低谷电价期间的科学运行，从整体降低了燃气锅炉的运转成本。
3.3烟气源热泵节能系统的模块化设计
该系统主要包括标准机组配置，如：气—水热交换器、混合降温器、烟气源热泵单机等。结合燃气锅炉项目设计要求进行相应的配置。
在电气化技术保障的前提下，燃气锅炉排放的燃气余热借助空气源热泵汲取，可保证热泵在冬季条件下回收锅炉烟气余热，确保热泵的正常运转。在非供暖季节，空气源热泵可在空气源工况条件下运转，热量可满足泳池、浴室的热水温度要求。当燃气锅炉处于低负荷状态时，空气源热泵可回收燃气锅炉排放的15%热能（排烟温度170℃）；当锅炉处于高负荷运转状态时，可回收燃气锅炉排放的23%热能（排烟温度280℃）。
此外，余热利用技术不仅能有效利用烟气中的热能，还可回收部分冷凝水并降低氮氧化物的排放总量。该技术在经济、节能、环保、节水等方便均能发挥很大的作用，同时对于冬季空气质量欠佳的地区具有积极的环保意义。
结束语
综上所述，燃气锅炉自动化系统已经广泛应用于工业、民用领域。借助自动化技术，可实现供热系统的节能化与自动化。这对于提升我国城市供热和工业生产效率具有积极的促进作用，同时对于降低人力成本投入和燃料成本控制都有积极的影响。
参考文献：
[1]魏建华.自动化系统在燃气锅炉的供热及节能技术应用探析[J].科技经济导刊,2019,27(26):37.
[2]刘仁福.燃气锅炉节能化与自动化的提升研究[J].计算机产品与流通,2018(07):259.
[3]马跃.自动化系统在燃气锅炉的供热及节能技术应用[J].中国设备工程,2017(13):107-108.
论文作者:廖晋
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第20期
论文发表时间:2020/1/16
标签：烟气论文; 燃气锅炉论文; 系统论文; 源热泵论文; 自动化系统论文; 空气论文; 技术论文; 《建筑实践》2019年38卷第20期论文;