江川

摘 要：鍋爐系統(tǒng)對(duì)公司來(lái)說(shuō)，屬于關(guān)鍵設(shè)備，并且屬于能源消耗大戶。如果可以將鍋爐能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)收集并加以分析，并預(yù)計(jì)鍋爐可能會(huì)發(fā)生的能耗的事故，對(duì)相關(guān)的設(shè)備做出設(shè)備狀態(tài)檢修或維修預(yù)測(cè)，不僅可以提高設(shè)備的使用率，還可以有效減少能源浪費(fèi)，提升公司的經(jīng)濟(jì)效益。以往技術(shù)人員雖然在能耗信息處理時(shí)采用了半自動(dòng)化方式，這種人工方法處理問題速度慢，如果對(duì)一些相關(guān)數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、處理不及時(shí)就會(huì)導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行不正常。鑒于上述情況，有必要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基于DCS系統(tǒng)下的能效比模塊，來(lái)及時(shí)、在線地對(duì)能耗故障有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到能耗故障原因和操作指導(dǎo)，從而使系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常，保證能耗降低到正常范圍。

關(guān)鍵詞：鍋爐；能效比；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：TK223.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）03-0180-02

Abstract： Boiler system is a key equipment for the company， and is a large energy consumer. If the boiler energy consumption data can be automatically collected and analyzed， and the boiler energy consumption accident can be predicted， the equipment condition maintenance or maintenance forecast can not only improve the utilization rate of the equipment， but it can also effectively reduce energy waste and enhance the economic efficiency of the company. In the past， technical personnel adopted semi-automatic method in energy consumption information processing， but this manual method is slow in dealing with problems. If the discovery and processing of some relevant data are not timely， it will lead to abnormal operation of the boiler system. In view of the above situation， it is necessary to create an energy efficiency module based on the DCS system， to process the energy consumption fault data timely and online， and to get the energy consumption fault reason and operation guidance， so as to make the system return to normal as soon as possible and ensure that the energy consumption is reduced to the normal range.

Keywords： boiler； energy efficiency ratio； data analysis

中國(guó)“十三五”的規(guī)劃將節(jié)能減排作為未來(lái)重要的考核指標(biāo)提上議事日程。全社會(huì)的節(jié)能關(guān)系到中國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是全面貫徹科學(xué)發(fā)展觀，以供給側(cè)改革轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，進(jìn)一步加強(qiáng)我國(guó)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重大舉動(dòng)。

經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的能效測(cè)試分析得出，我們發(fā)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行狀況的變化是影響鍋爐熱工效率的重要的因素，若要提高鍋爐能效，唯一的途徑就是多想辦法減少鍋爐的各種熱損失，提高可利用有效熱量。能效比研究的目的在于找出能源浪費(fèi)的地方，從而有針對(duì)性地制定節(jié)能措施。

1 主要研究?jī)?nèi)容

為了更好地對(duì)鍋爐進(jìn)行節(jié)能降耗工作，本研究從控制系統(tǒng)的基本原理出發(fā)，針對(duì)天然氣鍋爐能效比特有特點(diǎn)，在程序開發(fā)中采用了模塊化的設(shè)計(jì)，再通過實(shí)際的運(yùn)行對(duì)鍋爐采集的能效比數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析和研究。具體工作內(nèi)容如下：

（1）PLC控制部分是整個(gè)控制系統(tǒng)核心內(nèi)容，為了提高工業(yè)天然氣鍋爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)效能，有效針對(duì)鍋爐多輸出、多輸入、非線性多變量的耦合而產(chǎn)生的控制方面難度，增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，可以使控制系統(tǒng)在抗干擾及控制精度等方面得到極大的提高。

（2）針對(duì)能效比數(shù)據(jù)收集分析等工作需要完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定的各項(xiàng)系統(tǒng)功能要求，系統(tǒng)程序的開發(fā)過程中采用模塊化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)智能控制。

（3）經(jīng)過對(duì)公司天然氣鍋爐控制系統(tǒng)不斷改進(jìn)和反復(fù)調(diào)試，以及將能效比數(shù)據(jù)分析研究后提出整改鍋爐措施，鍋爐燃燒效率明顯得到提高，生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制得以實(shí)現(xiàn)，節(jié)能效果得到很大程度體現(xiàn)，另一方面減少了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 天然氣鍋爐能效比數(shù)據(jù)分析方法研究

2.1 影響工業(yè)鍋爐能效比的因素分析

（1）控制鍋爐排污率。

（2）保養(yǎng)好鍋爐的爐墻、保溫層。

（3）通過調(diào)節(jié)燃燒器調(diào)整好天然氣和風(fēng)量的比例，使天然氣盡量完全燃燒。

（4）以前水處理系統(tǒng)老舊，水質(zhì)無(wú)法達(dá)到天然氣鍋爐燃燒要求。

（5）控制鍋爐啟停設(shè)定的溫度范圍小于鍋爐循環(huán)水的波動(dòng)范圍，可能會(huì)造成鍋爐頻繁啟停。

2.2 工業(yè)鍋爐能效比的評(píng)測(cè)方法及公式

工業(yè)鍋爐綜合能效按（1）計(jì)算：

2.3 提升鍋爐能效比的方法及研究

（1）測(cè)試的2號(hào)燃?xì)忮仩t2-9月的部分參數(shù)及鍋爐效率值如表4所示。從表中列出的測(cè)試的結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試了解，將目前天然氣鍋爐實(shí)際的運(yùn)行狀況以及存在主要問題歸納如表4。

以上取公司2#燃?xì)忮仩t（煤改氣鍋爐）在2014年2月至9月的運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過氣/汽比和水/汽比來(lái)分析2#鍋爐的能效比并分析和改進(jìn)能源消耗。

（2）整體鍋爐的運(yùn)行調(diào)試水平差，主要表現(xiàn)為鍋爐運(yùn)行的過量空氣系數(shù)的控制不合理（燃燒機(jī)國(guó)外調(diào)試專家來(lái)之前，燃燒機(jī)自控在過?？諝庀禂?shù)上變動(dòng)極大，造成鍋爐天然氣能源大量浪費(fèi)且蒸汽出量偏?。?。

3 鍋爐能效比分析方法及結(jié)果

使用此種鍋爐能效比方法分析后，并按照鍋爐廠家設(shè)計(jì)的鍋爐熱效率數(shù)據(jù)，可直接看出，該鍋爐一直未能達(dá)到廠家承諾燃燒數(shù)據(jù)，共同分析原因得出由于該鍋爐使用水硬度超標(biāo)，造成鍋爐手動(dòng)排污頻繁，造成排污率增高，鍋爐排污量增高會(huì)帶來(lái)工質(zhì)和熱量的更多的損失等原因。

3.1 影響鍋爐能耗原因及提高能效比的方案

經(jīng)過各方分析，得出下列影響鍋爐能耗原因及提高鍋爐能效比的方案：

（1）控制鍋爐排污率。

（2）保養(yǎng)好鍋爐的爐墻、保溫層。

（3）通過調(diào)節(jié)燃燒器調(diào)整好天然氣和風(fēng)量的比例，使天然氣盡量完全燃燒。

（4）公司新上水處理系統(tǒng)，并且只要操作、維護(hù)管理得當(dāng)，系統(tǒng)所產(chǎn)水質(zhì)達(dá)到鍋爐生產(chǎn)要求為前提，可達(dá)到鍋爐廠家的設(shè)計(jì)熱效率。

（5）控制鍋爐啟停所設(shè)定的溫度范圍遠(yuǎn)小于鍋爐循環(huán)水波動(dòng)范圍，造成鍋爐頻繁啟停，所以可通過將控制鍋爐啟停的溫度范圍放大的方法來(lái)處理。

（6）要求鍋爐司爐工勤巡檢，減少鍋爐跑冒滴漏等嚴(yán)重影響鍋爐耗能的現(xiàn)象。

3.2 能效比總結(jié)

通過公司2號(hào)天然氣鍋爐運(yùn)行8個(gè)月后能效比結(jié)果影響分析，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況、場(chǎng)地、用氣情況等多項(xiàng)因素，找出了使用環(huán)節(jié)影響鍋爐能效比的各個(gè)因素；通過燃料的種類和不同的負(fù)荷需求情況壓力、溫度、水位等鍋爐運(yùn)行重點(diǎn)參數(shù)對(duì)過剩空氣系數(shù)、排煙溫度、爐體外表面溫度等方面因素影響，分析研究壓火、電子比例調(diào)節(jié)、點(diǎn)火、升壓、停爐等各種操作程序，合理調(diào)節(jié)燃料的流速、風(fēng)量配比，減少排煙熱損失和不完全燃燒損失，最大范圍地減少各項(xiàng)熱損失，提高鍋爐運(yùn)行效率，提升鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，并確保鍋爐能效測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本論文就鍋爐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中很小部分（基于PLC系統(tǒng)下的能效比分析）進(jìn)行了研究，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的鍋爐的控制流程及其影響能效比的各種因素進(jìn)行了分析，并針對(duì)能耗比數(shù)據(jù)未達(dá)到理想值的情況進(jìn)行自動(dòng)及手動(dòng)改進(jìn)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)經(jīng)過能效比模塊對(duì)能效數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和比對(duì)，對(duì)水位、鼓風(fēng)、蒸汽壓力等三個(gè)重要控制回路進(jìn)行控制。某組態(tài)軟件是鍋爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，通過某組態(tài)軟件，在控制界面上可以進(jìn)行各種功能性的操作。所以通過此次的鍋爐控制系統(tǒng)中能效比的研究，可以預(yù)見的是，在未來(lái)將會(huì)取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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