摘要：近几年来，各行各业都在进行节能建设，以便为环境保护做出一定的贡献。而锅炉及供热系统在能源消耗方面一直处在突出地位，所以需要实现对锅炉及供無系统的节能控制。因此，本文从燃烧与燃烧形式选择、锅炉燃烧自动化控制和锅炉及供热系统的维护管理这三个方面提出了相关的节能控制对策，以便为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：锅炉供热系统；节能控制；对策
1前言
锅炉作为化工、炼油、发电等工业领域必不可少的动力设施，是保障工业生产持续进行的关键，中小型燃煤锅炉具有分布广、数量多、能耗消耗大等特点，并且自动化水平不高，如果负荷出现变动将难以控制操作，经常发生系统故障。此外，过去的系统控制方法仅限于节能减耗上，过度重视将燃烧效率提高，却将节电忽视了，由此，系统在节能方面仍具有一定潜力。
在建设环境友好型社会的发展背景下，实现锅炉及供热系统的节能控制已经成为了必然的发展趋势。因为，使锅炉的热效率得到提高，并减少锅炉及供热系统的热能损耗，可以有效进行能源的节省，并在一定程度上解决能源供需问题。因此，有必要对锅炉及供热系统的节能控制问题展开分析，以便更好地实现对锅炉及供热系统的节能降耗管理。
2工艺控制要求
锅炉设备运行与操作较为复杂，并且调节对象繁多，很多工艺执行相互交叉、相互影响，一些简单的调节系统将不再适应设备运行要求，必须对调节方案充分考虑，站在全局角度考虑串级、比值以及前馈等内容，组合使用常规仪表时，必须明确各个仪器的使用规范与要求，由此，需使用带微机的可编程控制器实施调节。要想使机泵输出能量更稳定，将阀门与挡板截留压降低就要使用变压调速器作为执行机构取代挡板，进而实现降耗目标。[1]电机的变频变压调速器由控制装置与微机共同组成，与调节器共同组成一个闭环的调节结构。锅炉控制过程更加复杂，主要分为两个方面，分别是汽包水位调节系统与经济燃烧控制系统，前者是锅炉生产工艺指标，如果控制不好液位将出现水汽分离，水分将被蒸汽带走，使锅炉烧坏，严重甚至会出现爆炸事故。锅炉燃烧系统需满足蒸汽负荷变化指标，又要具备较高的热效率，需结合以下几方面要求：对燃料量进行调节，使锅炉出品蒸汽压力维持稳定状态；空气量与燃料量必须符合标准比例，具备更加良好的燃烧状态；送风量与引风量配合好，使炉膛负压维持不变。[2]
3控制系统总体构成
锅炉机电一体化节能控制系统组成包括测量仪表一部、可编程调节器两台、变频、变压调节器各三台。测量检测仪表：测量检测仪表使用的目的是确保锅炉运行参数维持在标准信号内，参数变换成（2～6）V或者（0～12）mA。可控制系统使用的测量仪表能够检测蒸汽流量、水流量、压力、汽包水位以及炉膛负压参数等；可编程调节器的组成：以CS-910为例介绍可编程控制调节器运行原理，CPU是由一台7位单片微机处理器组成，还有15K的ROM、3KRAM，通信辅助电路与CPU相互串行使用，主要串行仪表工作总线，大部分仪表能够一起连接在总线上，与上位机一起结合起来通信传输，再将上位机上的通信修改成内部参数。要想使外部信息更顺利进入到CPU，需要对仪表设置，实现模拟输出、输入，还能转换A/D、D/A数字输入输出电路、键盘显示电路以及面板显示器等[3]。使用的仪表编程方法为模块化，这种编程方法更加便于掌握与操作。仪表自身具备可编程功能，能够对用户程序直接编写，若想在电池去掉后永久保持自动状态可使用固化程序，分为两种模块：运算功能模块、调节功能模块两种。在一台仪表中有四个调节功能模块。运算功能模块则有很多，比如，加减乘除、开方、高选、地选、高限、低限、变化率限制、折线函数、定时器、计数器等。
4从节能控制角度选择燃烧与燃烧形式
4.1选用节能环保燃料
在锅炉燃烧的过程中，选用节能环保燃料可以为实现锅炉节能打下良好的基础。就目前来看，锅炉燃料分为固体、液体和气体三种类型，相较于固体燃料和液体燃料，气体燃料的加热质量更高，并且能够为周围环境提供保护。但在实际进行锅炉燃料选择的过程中，还会受到多方面因素的限制，如使用工艺要求和供应可能性等等。[4]现阶段，我国正处在燃油紧缺的发展背景下，燃油使用需要耗费较高的成本，所以一般会使用煤炭进行燃油的替代。而从节能环保角度来看，可以使用型煤作为锅炉燃料。但在使用的过程中，需要先进行型煤的汽化，然后再进行燃料的燃烧。采取这样的处理方式，可以使汽化后的型煤具有更高的燃烧值，并且排放的有害气体少。
4.2选择节能燃烧形式
在完成燃料的选择后，也可以通过选择节能的燃烧形式来实现锅炉及供热系统的节能控制。首先，如果使用气体燃料，就可以进行燃料的有焰燃烧或无焰燃烧。其中，有焰燃烧就是明火燃烧，具有鲜明的轮廓。随着煤气与空气混合速度的变化，有焰燃烧的燃烧能力也会发生变化。[5]而无焰燃烧是固相燃烧，具有燃烧速度快和燃烧温度高的特点，但是燃烧能力相对小一些。其次，如果使用液体燃料，在进行油雾燃烧时可以根据工艺要求和实际情况进行具体的燃烧形式的选择。比如，大中型锅炉就比较适合使用高压雾化，中小型锅炉就比较适合使用低压雾化。但只从烟气余热回收角度来看，使用高压雾化更具有节能效果，但是需要耗费较高的运行费用。再者，如果使用固体燃料，节能效果最好的燃煤形式就是煤汽化燃烧。而在工艺条件允许的情况下，也可以采用粉煤燃烧方式。
5从节能控制角度实现锅炉燃烧的自动化控制
实际上，锅炉燃烧供热是不断变化的过程，锅炉的负荷会随着外界需求的变化而变化，所以锅炉燃烧也会随之变化。就目前来看，锅炉燃烧存在着燃烧状况不理想、热效率偏低和配风不理想等问题，以至于燃料无法得到充分燃烧，继而影响了锅炉的热效率。究其原因，就是因为锅炉燃烧仍然采用人工操作方式，以至于无法在运行工况发生变化情况下及时进行风料配比的调整。所以，实现锅炉燃烧的自动化控制，才能减少人工操作对锅炉运行产生的不良影响。而利用PID控制技术进行计算机锅炉控制系统的构建，然后利用系统优化锅炉的燃烧控制，则可以根据锅炉动态工况变化情况和负荷变化情况进行最佳风料比的保持，继而使锅炉保持最大效率的安全运行。[6]从节能控制角度来看，利用该系统可以完成风量的合理调节，从而为燃料燃烧提供足够的氧气。在这种情况下，锅炉的热效率可以得到提高，而燃料的充分利用也能达到一定的节能效果。同时，利用该系统可以为燃料燃烧提供二次回风，从而使悬浮煤粉在炉膛中停留更长的时间，并使炉膛内温度梯度得到有效降低，继而使锅炉燃烧条件得到改善。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，实现锅炉燃烧的自动化控制，也可以进行司炉工劳动强度和条件的改善，并且为锅炉的安全运行提供一定的保障。
6机电一体化节能控制系统总体方案
控制系统分为锅炉运行、保护控制与公共设备控制；锅炉控制系统分为手动控制与自动控制两种，前者独立双线制能切换，可按照自动控制要求对控制程序进行编制，还可以使用键盘、鼠标编制控制程序，可以在锅炉房中进行控制。后者则依靠设置在开关柜上的按钮执行操作。系统自动控制使用集中控制法，鼓风、引风、水泵等都使用智能控制法，相互协调、相互独立。具体控制方案如下所示：
锅炉机电一体化燃烧控制系统。锅炉机电一体化燃烧控制系统需要借助引风实现运行，需对风量以及煤量需求量进行控制，此过程使用变频技术以及自动调节仪表、PID运算公式可以使锅炉气压值保持在-30~-30Pa区间内。此外，能够在压力作用下对锅炉燃烧系统进行调节，从而将鼓风降低，使锅炉燃烧状态达到最佳。鉴于控制系统操作基于自动化理念，通过煤量与锅炉燃烧的锅炉膛负压值进行调控，不需要人工干预，操作人员仅需要对煤量以及质量查看便可，能自动使锅炉达到最佳运行状态，锅炉燃烧控制系统框图如图1所示。
汽包水位控制。使用最新的PID模糊控制理论再借助恒频控制系统技术将新的产品开发出来，使之能够自动接收来自锅炉内部电平信号，还能将信号转化为一个标准的PID运算与延迟补偿器，此过程能产生一个新的信号实现对控制泵运转频率的调节，使泵转速更加稳定、高效。[7]如果鼓电平过低，PID调节器能够自动对增长的泵进行调节，如果高出水平高度，PID控制器将使泵运行速度降低，使水量减少，进而维持水的恒定状态。一旦变频器出现故障，系统就会由两个频率控制能够迅速切换到原有的频率模式，实现锅炉运行的稳定状态。水池液位控制需对水池的具体水位进行检测，如果水池水位过低或者过高会自动发出警报，使水池水位控制在标准范围内。上位控制系统需要具备状态稳定的人机接口，能够对总机状态进行显示，还能分组显示、参数显示、电动屏幕显示、故障报警显示、报告显示、参数设定等；实时监测实际参数锅炉运行系统使系统显示到页面上；按照预定好的程序对数据进行监控，在预先设置好的基础上对锅炉设备操作进行调节；锅炉机电一体化上位控制系统能提供处理算法，在运行参数基础上能自动将报告打印出来；使用TCP/IP协议远程监控计算机通信对端口信息平台集成访问，还能控制室内联网，锅炉房操作能及时将信息传输到控制中心；对权限系统注册表进行设置，使操作员的职责更加明确。尤其是使用固定口令对系统进行区分，接线员设置好屏幕，区分功能与外观，但是没有权限设置或者退出，能够将系统权利大大降低。[8]对工程师来说则可以对参数设置，对退出系统进行设置。鉴于RTC工程师对控制结构做出了一些调整，改变将随时实现，并能将其存储在控制器联机中。
7从节能控制角度加强锅炉及供热系统维护管理
7.1加强锅炉除垢
经过长时间的使用后，锅炉内部会产生污垢。而随着污垢的增加，燃料的耗费也将随之增加。就目前来看，为了进行锅炉污垢的去除，通常需要进行锅炉的水处理。在水处理方面，使用的比较普遍的设备为钠离子逆流再生交换器。该设备对水具有较强的适应能力，并且具有较好的水处理效果。
7.2做好锅炉除灰清扫
一般的情况下，锅炉燃烧会产生较多的灰尘。而灰尘的积累将导致锅炉热效率的降低，从而给锅炉带来大量的热量损失。所以，需要做好锅炉的除灰清扫工作，以便确保锅炉运行的热效率稳定。就目前来看，用于进行锅炉内部灰尘清理的方法有两种，即化学方法和机械方法。相较于机械方法，化学方法的清灰效果更好。而从原理上来看，化学清灰就是利用高压空气与烟灰之间的化学反应进行积累灰尘的清除，可以有效清除锅炉受热面的积灰。
7.3加强锅炉的保养维护
加强锅炉的保养，也可以达成减少锅炉热量损失和提高锅炉热效率的目的。在锅炉运行的过程中，由于锅炉内部温度较高，所以锅炉会向外界不断进行热量的传送，以至于损失一些热量。而想要减少这些损失，就需要加强对锅炉的保养和维护。比如，可以做好锅炉本体及管道的保温维护，从而达成减少锅炉热量损失的目的。此外，阀门及热力管网漏水也将导致锅炉大量的热能损失。因此，也需要定期检查阀门和热水管道，以便做好锅炉及供热系统的保养和维护工作。
7.4强化供热系统管理
为了实现对锅炉及供热系统的节能控制管理，需要加强对供热系统的技术管理和成本管理。在技术管理方面，需要根据锅炉运行实际情况进行适合的管理系统的配置，以便为实现锅炉的节能控制提供技术支持。在成本管理方面，需要在蒸汽和热水控制上制定周密的计划，并且定期进行锅炉设备的检查，从而避免产生不必要的损耗。
8结束语
总而言之，锅炉及供热系统的节能控制涉及到了燃料选用、燃烧形式选择、锅炉燃烧自动化控制的实现和锅炉及供热系统维护管理等多方面内容，是一个综合且系统的问题。所以，还要根据实际情况进行适合的节能措施的选择，以便使锅炉及供热系统得到真正的节能控制管理。
参考文献：
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[2]刘宇婷.浅谈优化供热系统以实现供热节能[J].科技创业家.2014(06)
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[5]潘雅坤.浅谈优化供热系统以实现供热节能[J].科技与企业.2013(08)
[6]孙伟军常亮.关于供热系统存在的问题及解决办法[J].区域供热.2012(06)
[7]陆中宏.供热系统的自动化控制与节能降耗[J].制造业自动化.2011(06)
[8]宋波柳松.国标《城镇供热系统评价标准》要点[J].建设科技.2010(20)
论文作者:岳景峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/22
标签：锅炉论文; 系统论文; 节能论文; 燃料论文; 控制系统论文; 热效率论文; 仪表论文; 《基层建设》2017年4期论文;