李 強(qiáng)

(太原市熱力公司,山西 太原 030045)

供暖鍋爐的自控節(jié)能分析

李 強(qiáng)

(太原市熱力公司,山西 太原 030045)

分析了供暖鍋爐的節(jié)能技術(shù)以及自控系統(tǒng)，闡述了供暖鍋爐自動(dòng)節(jié)能控制中流化床燃燒節(jié)能技術(shù)、電腦自控節(jié)能技術(shù)、分層燃燒節(jié)能技術(shù)、混合燃燒節(jié)能技術(shù)的原理及特征，并且指出了供暖鍋爐自控節(jié)能的調(diào)控策略，通過運(yùn)用這些控制技術(shù)以及控制策略，能夠顯著提升供暖鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及安全性，對(duì)于供暖系統(tǒng)的節(jié)能以及能源有效利用均具有極大的意義。

供暖鍋爐,自控系統(tǒng),節(jié)能技術(shù)

1 概述

能源包含有再生能源以及非再生能源兩種不同的類型，這兩種類型最為重要的差異是可否被重復(fù)利用，在非常長的時(shí)間段內(nèi)，無法再生的一些能源便為非再生能源。對(duì)于非再生能源來說，要是全部被開采之后便沒有可再利用的能源。再生能源包含有太陽能、風(fēng)能以及水能等等。非再生能源包含有石油、煤炭以及天然氣等等。我國屬于能源大國，能源的儲(chǔ)存數(shù)量相對(duì)較大，不過，由于我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中消耗了大量能源，使得非再生能源被大量開采，而且非再生能源總的儲(chǔ)存數(shù)量是一定的，隨著開采不斷的進(jìn)行，可開采的能源必定會(huì)越來越少，未來將會(huì)出現(xiàn)能源需求量超過能源供應(yīng)量的問題。另外，之前很長一段時(shí)間之內(nèi)，我國在能源開采中由于技術(shù)條件的限制，無法高效的對(duì)能源進(jìn)行開采，出現(xiàn)了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)問題。因此，對(duì)于這些非再生能源的利用，應(yīng)當(dāng)制定有針對(duì)性的節(jié)能控制措施，對(duì)非再生能源加以保護(hù)。在供熱鍋爐運(yùn)行過程中，所使用的主要燃料為煤炭，而要想確保煤炭利用效率進(jìn)一步提升，要求應(yīng)當(dāng)改善鍋爐效率，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

2 供暖鍋爐的節(jié)能技術(shù)

2.1 流化床燃燒節(jié)能技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，在長期的應(yīng)用中逐漸發(fā)展成熟。其是通過上升空氣將爐腔之中的燃料托起，確保燃料的翻騰以及燃燒可以同時(shí)進(jìn)行。此種節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是燃料燃燒過程中呈現(xiàn)流態(tài)化，也能夠更為全面的燃燒，避免不完全燃燒造成的損失，有效的改善鍋爐燃燒效率。

2.2 電腦自控節(jié)能技術(shù)

在信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，供熱鍋爐的運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及調(diào)控環(huán)節(jié)應(yīng)用越來越廣泛。通過電腦自控技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著改善供暖鍋爐節(jié)能控制的精度以及效果，同時(shí)還能夠顯著降低人工作業(yè)強(qiáng)度，避免人工作業(yè)過程中各種操作失誤問題出現(xiàn)。

電腦自控節(jié)能技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)設(shè)備，并且利用相關(guān)儀表對(duì)供暖鍋爐實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況加以監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)鍋爐運(yùn)行中重要參數(shù)的實(shí)際波動(dòng)情況，然后依照事先設(shè)定程序?qū)κ占臄?shù)據(jù)信息加以分析，就不同參數(shù)具體波動(dòng)情況制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案，并且驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的裝置制定調(diào)節(jié)操作，確保供暖鍋爐的運(yùn)行處于受控狀態(tài)之下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

2.3 分層燃燒節(jié)能技術(shù)

該種節(jié)能技術(shù)主要包含兩種類型，其一屬于機(jī)械分層燃燒節(jié)能技術(shù)，此種技術(shù)將供暖鍋爐的進(jìn)煤裝置加以改造，在煤落下之后，爐排從下至上依據(jù)由大至小燃料粒徑而分層進(jìn)行排列，如此便能夠顯著改善供暖鍋爐燃料的燃燒效率，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。其二屬于氣力分層燃燒節(jié)能技術(shù)。

2.4 混合燃燒節(jié)能技術(shù)

混合燃燒技術(shù)是把煤、水、灰渣以及焦炭等材料按照所設(shè)定的比例進(jìn)行混合之后，輸送至鍋爐中燃燒?；旌先紵夹g(shù)所包含的方法主要有爐渣二次回?zé)椒ā熋夯旌先紵椒ㄒ约盁o煙煤混合燃燒方法等。采用此種節(jié)能技術(shù)，最大的特征便是不同燃料層之間擁有非常大的空隙。從而能夠?qū)崿F(xiàn)良好透氣性，確?？諝饽軌蚝腿剂细油耆慕佑|，避免燃料出現(xiàn)不完全燃燒問題，進(jìn)而確保燃料的燃燒效率提升，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3 供暖鍋爐的自控系統(tǒng)

供暖鍋爐的自控系統(tǒng)是包含有多個(gè)存在相互限制作用的功能裝置，這些裝置依據(jù)特定規(guī)則組成供暖鍋爐的自控系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)而自動(dòng)的完成輸出數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)工作。自控系統(tǒng)之中通常含有三個(gè)不同的部分，分別為控制裝置、控制對(duì)象以及命令執(zhí)行裝置?？刂蒲b置指的是擁有調(diào)控功能的一些儀表裝置，其中包含有編程裝置、信息處理裝置以及調(diào)控裝置等?？刂茖?duì)象指的是在實(shí)際生產(chǎn)過程之中，被控制的所有對(duì)象。命令執(zhí)行裝置指的是依照控制裝置發(fā)出的相關(guān)指令，針對(duì)不同控制對(duì)象而采取的一些操作。在自動(dòng)系統(tǒng)完成控制工作時(shí)，可以采用前饋控制方式、反饋控制方式以及混合控制方式。在一些開環(huán)控制系統(tǒng)之中基本上均是采用前饋控制方式，此種控制方式也被稱為是開環(huán)控制方式。反饋調(diào)節(jié)方式也稱為是閉環(huán)控制方式，其中包含有負(fù)反饋控制方式以及正反饋控制方式。

自控系統(tǒng)依照不同的元件類別能夠劃分成電氣控制類型、機(jī)電控制類型、液壓控制類型以及生物控制類型等多個(gè)類型；依照功能不同可以將其劃分成為溫度控制類型、位置控制類型以及壓力控制類型；依照性能的不同可以將其劃分成為線形控制類型、非線性控制類型、連續(xù)控制類型以及分散控制類型。依照給定量變化規(guī)則不同可以將其劃分成為恒值控制類型、程序控制類型以及隨動(dòng)調(diào)節(jié)類型。恒值控制類型是在對(duì)供暖鍋爐進(jìn)行控制時(shí)，溫度、壓力等控制對(duì)象的設(shè)定參數(shù)值在系統(tǒng)調(diào)控過程中始終維持不變。程序控制類型指的是控制對(duì)象的給定參數(shù)值會(huì)根據(jù)事先設(shè)置的程序而發(fā)生一定變化，從而根據(jù)這一變化后的參數(shù)值對(duì)供暖鍋爐進(jìn)行調(diào)控。隨動(dòng)控制類型指的是控制對(duì)象給定參數(shù)值發(fā)生的變化情況并非是預(yù)先設(shè)置的，其是依照相關(guān)已知變量發(fā)生變化情況進(jìn)行調(diào)控的方式。

4 供暖鍋爐自控節(jié)能的調(diào)控策略

4.1 確保用戶所需供熱量

由于供暖鍋爐的熱負(fù)荷并非一直保持穩(wěn)定不變的，當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生改變的情況下，供暖鍋爐的熱負(fù)荷也會(huì)相應(yīng)改變。所以，要想確保供暖鍋爐擁有足夠的供熱量，達(dá)到用戶的熱需求，同時(shí)確保熱能產(chǎn)生以及輸送過程中更加的經(jīng)濟(jì)，要求供暖鍋爐應(yīng)當(dāng)依照外界環(huán)境溫度變化情況而適時(shí)的調(diào)節(jié)出水溫度值。對(duì)于供暖鍋爐來說，其燃燒系統(tǒng)最為關(guān)鍵的工作便是依照出水溫度值當(dāng)成系統(tǒng)輸入信號(hào)，實(shí)時(shí)的對(duì)燃燒用煤量加以調(diào)節(jié)。

4.2 確保供暖鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性

若是出水口的溫度值已經(jīng)事先給定，燃燒系統(tǒng)另一個(gè)非常重要的任務(wù)便是對(duì)燃燒煤量以及鼓風(fēng)量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，要確保燃料能夠在鍋爐的爐腔之中更加充分燃燒。對(duì)供暖鍋爐控制方案的設(shè)計(jì)，便是在鍋爐運(yùn)行過程中，依照之前經(jīng)驗(yàn)設(shè)置相應(yīng)的風(fēng)、煤比例，確保給煤量和鼓風(fēng)量呈現(xiàn)出相應(yīng)的比例關(guān)系。

4.3 保證供暖鍋爐的爐膛負(fù)壓位置在相應(yīng)范圍之中

供暖鍋爐的爐膛負(fù)壓變化，反映出了系統(tǒng)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量之間存在不適宜的問題。要是爐膛之中存在的負(fù)壓相對(duì)較小，則極易導(dǎo)致鍋爐中的煤氣發(fā)生泄漏或者出現(xiàn)噴火問題，對(duì)于鍋爐裝置以及作業(yè)人員均會(huì)造成較大危害。要是鍋爐爐膛之中的負(fù)壓相對(duì)較大，則會(huì)導(dǎo)致漏風(fēng)量有所增加，從而也使得煙氣帶走熱能有所增加，引風(fēng)機(jī)設(shè)備也會(huì)消耗更多的電能。在對(duì)供暖鍋爐進(jìn)行控制的過程中，通常做法是依照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先設(shè)置鍋爐爐膛中的負(fù)壓值，再依照鼓風(fēng)量和鍋爐實(shí)際運(yùn)行中測(cè)量得到的煙氣含氧量數(shù)據(jù)，采用PID運(yùn)算方法或者是模糊運(yùn)算方法，計(jì)算得出引風(fēng)量，確保鍋爐爐膛中的負(fù)壓能夠得到有效的控制。

5 結(jié)語

由于我國能源短缺問題日益嚴(yán)重，因此，針對(duì)供暖鍋爐制定相應(yīng)的節(jié)能措施，并且利用自動(dòng)手段實(shí)現(xiàn)供暖鍋爐燃燒效率進(jìn)一步提升，是目前解決能源短缺問題的有效方法。通過應(yīng)用一些自控節(jié)能技術(shù)，可以顯著提升供暖鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及安全性，對(duì)于供暖系統(tǒng)的節(jié)能以及能源有效利用均具有極大的社會(huì)意義。

[1] 朱 強(qiáng).鍋爐能效測(cè)試的重要性[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2016(12):3.

[2] 李 琳.火電機(jī)組節(jié)能降耗中熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].科技視界,2015(5):312.

[3] 張建華,劉彩琴,韓永軍,等.某既有建筑冷熱源系統(tǒng)節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)與分析[J].節(jié)能,2015,34(10):3,49-52.

Automaticcontrolenergysavinganalysisofheatingboiler

LiQiang

(TaiyuanThermoticsInc,Taiyuan030045,China)

The analysis of the energy saving technology of heating boiler and heating boiler automatic control system, expounds the automatic energy saving control of fluidized bed combustion energy-saving technology, computer technology, automatic control and energy saving of stratified combustion energy-saving technology, mixing principle and characteristics of energy saving technology of combustion, and points out the control strategy of heating boiler automatic control and energy saving, by using these control technology and the control strategy can significantly improve the heating boiler operation economy and security, is of great significance for the heating system energy saving and efficient use of energy.

heating boiler, automatic control system, energy saving technology

2017-10-03

李 強(qiáng)(1982- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0191-02

TU201.5

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