摘要：环境专家已达成共识，煤炭是我国大量使用时造成ＰＭ2.5居高不下和严重雾霾天气频发的主要原因之一。从2013年９月开始，国家开始推行“煤改气”，同时对燃气锅炉自动化系统如何做到安全供热、合理供热、节约能源提出了更高的要求。本文主要分析阐述了自动化在燃气锅炉供热和供热节能中的应用及方法。
关键词：自动化；锅炉；控制方法；节能
引言
对自动化系统在燃气锅炉中的应用进行分析，主要从供热与节能两个方面着手。在供热方面，通过燃气预警系统、燃烧控制系统以及供热系统等，使供热水平得到显著提升；在节能方面，采用热管节能技术、冷凝节能技术、气候补偿技术等，获得更加理想的节能效果。
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自动化系统组成和运行原理
自动化系统由工业控制计算机ＩＰＣ和可编程逻辑控制ＰＬＣ组成。ＰＬＣ包括电源模块、ＣＰＵ模块、通信模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和特殊功能模块。ＰＬＣ的数字输入模块采集数字量信号，如电气装置和设备的运行、停止、故障、开到位、关到位、过扭矩等信号。ＰＬＣ的数字输出模块输出开关信号对电气装置和设备的启动、停止进行控制。ＰＬＣ的模拟输入模块采集温度、压力、流量、液位、频率等信号，程序根据此数据进行工艺控制。ＰＬＣ的模拟输出模块调节设备运行状态如变频器频率、调节阀开度等。ＩＰＣ预装有符合现场需求的组态软件，ＩＰＣ通过ＴＣＰ／ＩＰ或者其他通信协议与ＰＬＣ通信，操控ＰＬＣ按预先设定好的程序运行，实现对现场电气设备和装置的监视、控制、报警、运行参数修改、运行数据记录等功能。
3自动化系统在燃气锅炉中的节能技术
3.1热管节能技术
该技术是锅炉供热系统中的关键技术，具有较高的传热性能，热管内部为中空结构，可将液体存储其中，提高热管的传热性能，对供热系统中存在的热能浪费情况进行有效预防。在供热系统中，热管节能应用原理为：当锅炉中的热量存储额度达到一定数值后，真空管便会对系统中的热量进行吸收，促进热管快速升温，此时管内液体也将变成蒸汽，传输到冷却段，并将其释放到对应的物体之中。此时，蒸汽逐渐冷却后成为液体，沿着管道返回到受热段。在锅炉供热系统中，热管具有“释放—吸收”循环的方式，使传导热能效率得到显著提升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，还可借助热管节能技术，通过空气加热的方式为锅炉提供更多能量，减少系统热损耗的发生，使燃气热能释放效率得到显著提升，在空气的辅助下实现热能传递，首先对供热系统进行预热，依次来提高锅炉的节能效果。
3.2冷凝节能技术
在供热系统中，燃烧天然气过程中会产生许多蒸汽，这些蒸汽的温度较高，产生的大量烟气传到空气中，使许多热能被浪费。自动化系统是在供热系统基础上产生，引入冷凝换热器，在水蒸气排出之前，将热能传入到供热系统中，从而对水蒸气携带的大量热能合理使用，有效降低排烟对环境产生的不良影响。在冷凝节能技术应用中，以冷凝换热器为核心，对供热系统中带有的传热效率进行优化，使传递热量与系统温差处于正比关系，与热值处于反比关系。由此，可将供热系统中的冷凝节能技术的关系用公式表示为：
Q/A＝△T/R＝△T/（1/K）＝△T×K
式中，Q/A代表的是单位面积内冷凝换热器中传输的热量；R代表的是热阻之和；K代表的是系统中的传热系数；△T代表的是温度差；对于不同类型的换热器来说，在热传导系数方面也不尽相同，例如，碳钢材料换热器的热导系数为46.7W/m•k；不锈钢的热导数为19W/m•k；铬钼钢材质的热导导数为43.3W/m•k，具有较为显著的节能效果。
3.3气候补偿技术
该技术在锅炉供热系统中的应用，主要采用气候补偿器，保障传热性能稳定。补偿器的应用可对系统内部温度与外部温度进行有效调节，以免因内外温差过大出现大的波动。例如，在某企业中，将气候补偿技术引入锅炉系统中，为了提高节能效果，利用Medpha程序对锅炉运行现场温度进行监控，主要覆盖近30天温度数据。从监测结果中可以看出，气温始终处于不断变化的趋势下，将该技术与实际气候变化相结合，即可提供与之相对应的围护结构，从而对温差传热公式进行推导，使内外温度更加精准，各项参数更加科学，使锅炉的节能水平得到显著提升。
3.4利用换热器回收余热技术
根据换热器换热方式的不同，可以将换热器余热时候方式分为间接接触式换热器和直接接触式换热器。首先，间接接触式换热器在进行工作时锅炉烟气与水分并不接触，因此进行换热处理后水质并不会受到影响，这种换热方式对于烟气温度的控制能力较高，但由于烟气冷凝水为酸性液体，其对锅炉设备有一定的腐蚀作用，因此采用这种方式进行烟气余热回收通常对设备的防腐蚀性能要求较高。其次，对于直接接触式换热器来说，是将烟气与水分直接接触进而降低烟气温度回收余热的一种方式，这种回收方式的热回收效果较好，且在工作中喷淋溶液对于烟气冷凝水有一定的稀释作用，在一定程度上降低了溶液对设备的腐蚀作用，因此这种方式对设备的腐蚀损害较低。
3.5利用热泵回收余热技术
要想充分回收烟气冷凝余热，供热回水的温度应该低于烟气露点的温度，为了达到这一目的可以使用热泵回收烟气余热技术对余热进行回收处理，其中可以将这种技术具体分为利用压缩式热泵回收烟气余热的技术和利用吸收式热泵回收烟气余热的技术。首先前者是将压缩式热泵与烟气冷凝余热回收装置相结合，烟气余热回收装置作为整个装置的蒸发器，或者将回收装置内循环产生的循环水作为压缩式热泵的低温侧热源。对于利用吸收式热泵回收烟气余热技术来说，热泵可以分为闭式吸收式和开式吸收式两种，对于这种热泵来说，其采用的盐溶液多数为强电解质，因此往往存在较强的腐蚀性，设备在运行过程中，材料受到盐溶液腐蚀会出现剥落现象极易导致溶液污染或者设备堵塞。为了有效防止解决这一问题，可以利用溶液改性的方法对设备金属表面进行涂层处理，能够在一定程度上起到防腐蚀的效果。
结语
在锅炉运行中，自动化系统具有不可忽视的作用，可通过多种方式使供热效果与节能性得到显著提升。在未来的发展中，自动化系统将在燃气锅炉中得到更加广泛的应用，以此促进整个城市供热系统的健康稳定运行。
参考文献
[1]步磊.燃气锅炉供热系统节能技术及应用研究[J].现代盐化工，2017(5).
[2]魏澄，丁琦，魏巍，等.燃气锅炉供热现存问题及节能技术应用实例分析[J].暖通空调，2018，35(10).
论文作者:王维尚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/10
标签：烟气论文; 余热论文; 系统论文; 锅炉论文; 装置论文; 换热器论文; 燃气论文; 《电力设备》2019年第23期论文;