工业锅炉节能控制

工业锅炉节能控制（精选十篇）

工业锅炉节能控制 篇1

关键词：锅炉,供暖系统,优化控制,气候补偿器,变频器

引言

通过对部分营区供暖系统的综合调查发现, 由于缺乏有效的自动检测及调控装置, 不能采用有效的节能措施, 使得现有供暖系统存在诸多弊端, 能源浪费问题较突出, 供暖系统运行成本常年居高不下, 而且还呈逐年增加的趋势[1]。针对此现状, 总后勤部提出了建设节能型示范营区的要求。

1 供暖系统现状

国内现有的控制系统多数是从设备安全和便于控制角度出发, 仅局限于对锅炉房设备的控制或个别设备的粗放式管理, 而没有将供暖系统视为一个整体来对其主要设备和参数进行监控, 缺乏对重点单栋楼宇及用户室温的远程监控, 无法准确掌握系统供暖水平和质量, 操作人员只能凭经验调节供暖量。

1.1 水力、热力失调严重

由于北方部队某营区供暖面积大、供暖管线长, 致使水流量分配不均, 不仅造成整个管网的水平失衡现象 (距离锅炉房较近的楼宇室内温度高, 较远的温度低, 最大温差达4℃以上) , 同时也造成了距离锅炉房较远的楼宇各楼层之间的垂直失衡现象 (现有供暖管线多为上给下回式, 楼层之间温度相差较大, 严重的达6～8℃) 。为使最不利用户达到供暖标准, 整个系统的供暖水温或水量被迫提高, 从而导致大部分区域过量供暖[2]。

1.2 缺少有效的控制设备存在无效供暖

该营区供暖对象中有各种功能不同的建筑物 (如居民楼、办公楼、礼堂等) , 不同的建筑物对供暖的需求也各有差异。居民楼一般需要24h连续供暖;办公楼夜间供暖要求很低 (仅需保障值班人员) , 礼堂的使用次数也有限, 它们都不需要24h连续供暖。但是由于这些不同用途的建筑物在同一个供暖系统中, 缺乏有效的控制设备, 使得部分建筑在夜间、周末、假期等非必要供暖时间仍在进行供暖 (称之为“无效供暖”) , 浪费了大量能源。

1.3 循环水泵的控制方式不合理

水泵在锅炉系统中是主要耗电设备, 在燃气锅炉系统中, 仅循环水泵的耗电量就占其总系统耗电量的60%～70%。目前, 大多数水泵在使用过程中都存在大马拉小车的现象, 并且锅炉系统采取的仍然是一个粗略的调节水循环过程。由于没有安装变频设备, 无法根据管网压力的变化采取相应的调节措施, 锅炉房操作人员只能通过调节阀门开度的方式来进行流量和压力的控制[3], 造成能源的极大浪费。

1.4 缺乏对多台锅炉运行的整体综合控制

目前的锅炉房一般有多台锅炉, 从设备安全的角度出发, 现有系统通常局限于对单台锅炉设备的控制和主要参数的监测, 而很少将多台锅炉视为一个整体来考虑其运行的高效经济问题。通过调查发现, 锅炉的启、停及其次数完全凭操作人员的经验来控制, 致使锅炉的整体运行效率低下, 使用寿命缩短。

1.5 缺少对整个供暖系统主要运行参数的监控

现有供暖系统仅针对设备进行粗放式管理, 而很少考虑对整个系统主要运行参数进行监控, 更没有实现对用户 (楼宇) 室温的远程监测, 无法准确掌握系统供暖水平和质量, 操作人员只能凭经验调节供暖量。另外, 由于没有采取气候补偿措施, 在实际运行过程中依然只能采用“看天烧火”的传统方式, 即通过人工手动方式来调节供暖量, 不能自动地、实时地进行分时按需供暖, 造成能源浪费。

2 节能优化控制系统的设计

针对以上存在的问题, 在节能优化控制系统的设计中, 采用了先进的控制技术, 对供暖系统进行全面、高效的整体调控。

2.1 锅炉供热系统自动化控制方案

图1是水-水交换锅炉供热系统的示意图。该系统包括燃煤锅炉、一次水循环系统、热交换器和二次水循环系统。被控对象为燃煤锅炉 (鼓风量、引风机量和给煤量) 、一次水循环系统 (一次循环水量) 和二次水循环系统 (二次循环水量) 。每台电机由1台变频器驱动, 通过控制变频器的输出频率来调节鼓风机、引风机、循环水泵和炉排电机的转速, 从而调节鼓风量、引风机量、循环水量和给煤量。

根据锅炉出水温度决定引风机转速, 出水温度可以由人工设定, 也可以根据室外温度自动设定。若实际出水温度值低于设定值, 则增大电机转速, 从而增大引风量;若实际出水温度值高于设定值, 则减小电机转速, 从而减小引风量。

鼓风机转速可根据引风机转速和炉膛负压来调节, 使炉膛负压保持在-40～-20Pa的范围内。

炉排电机转速可根据鼓风机转速和风煤比系数来调节, 使给煤量和鼓风量保持一定比例以保持锅炉的最佳燃烧状态。

一次水循环系统控制是在锅炉出水温度一定的情况下, 锅炉回水温度反映了供热量是否满足用热量的要求, 因此可以根据锅炉回水温度来调节一次循环水泵转速, 若锅炉回水温度的实际值大于设定值, 说明供热量大于用热量, 这时可减小一次循环水泵的转速来减小供热量;若锅炉回水温度实际值小于设定值, 说明供热量小于用热量, 这时可增大一次循环水泵的转速来增大供热量。锅炉回水温度可以由人工设定, 也可以根据室外温度和锅炉出水温度自动设定, 一般应保证出水温度与回水温度之间的温差在30～40℃之间。

二次水循环系统主要向用户提供能满足用热量要求的循环水量。在锅炉出水温度、回水温度不变的情况下, 二次循环水量的大小反映了供热量的多少, 此时若用户 (用热量) 不变, 则二次循环水泵的转速也可保持不变, 这时二次循环水泵可采用开环控制;若用户 (用热量) 变化, 则可采用压力闭环控制, 保证供热量随用热量的变化而变化。

2.2 循环水泵实现变频控制

锅炉水泵在设计时按最大工况来考虑, 在实际使用中需要根据实际工况进行调节。在锅炉循环水泵上加装变频调速器, 通过监测外管网压力, 自动调节管网流量, 以适应热负荷的变化, 实现按需供热。

2.3 采用气候补偿器来实现电动阀门的实时控制

气候补偿器的原理是根据室内温度、室外温度和用户端温度的变化, 自动控制电动阀门, 调节供水温度, 实现系统供水温度的气候补偿。二次侧供水温度主要由室外温度决定, 控制系统通过室外温度传感器测得室外温度, 并根据室外温度和供水温度的对应关系 (在程序里设置) 计算出二次侧理论供水温度t1。同时, 控制系统通过二次侧供水温度传感器测得实际的二次侧供水温度t2。最后, 控制系统对这两个参数进行比较, 若t1>t2, 控制系统发出指令给电动三通阀的执行器, 开大供水侧, 关小混水侧, 直到t1-t2=±Y时, 电动三通阀停止动作;若t1

2.4 远程用户 (楼宇) 室温的监测及各种运行参数的实时监测

锅炉运行参数包括进出口温度和压力、二次侧供水及回水温度、室外温度和室内温度、锅炉排烟温度、用户 (楼宇) 温度、供暖二次侧系统循环水量、燃烧机燃气量等。对用户 (楼宇) 温度的测量, 需采用远程测量技术。

温度远程监测采取的方案是:对楼宇内部采用电力载波技术, 楼宇到锅炉房是通过电话调制解调技术, 由现有的电话线路传输信号。方案可大大降低信号线路的铺设成本及维护成本。系统通过对各种参数的监测, 可判断管网水力平衡状况, 指导操作人员进行管网调节, 从而在保证用户舒适度的情况下, 降低过量供暖几率, 以达到提高供暖系统运行效率、降低能源消耗的目的。

3 优化控制系统运行管理方面应采取的改进措施

3.1 消除热网水平失调

过去热网上使用的闸阀或截止阀调节性能很差, 属快开特性, 因此, 在旧有的热网上进行初调节, 必须先换调节阀。在水泵运行方式上, 单台循环水泵过大会增加电耗, 而多台循环水泵并联运行, 因流量增加不多, 功率消耗会大幅增加, 因此要尽量避免此种水泵运行方式。

3.2 采用锅炉运行监测仪表

改变凭经验的“看天烧火”方式, 实行科学的运行调节, 要按运行调节基本公式求出全冬季在任意外温度下的热媒运行参数, 画出曲线, 供司炉工运行中使用。但在计算过程中必须根据设计存在的差距, 对理论公式进行修正。

3.3 提高锅炉换热器的负荷率

分散锅炉房提高锅炉负荷率的主要措施就是减少锅炉运行台数, 连续满负荷运行, 烧满膛火。集中锅炉房的锅炉低负荷运行在分期建成的营区中经常出现, 因锅炉与热负荷不匹配, 事先应做周密安排, 尽可能根据房屋分批建设的周期, 使热负荷的分期增加与锅炉投入运行的台数相匹配, 热负荷过小的, 可以暂设小容量的临时性锅炉。热交换站板式换热器投入运行的台数应合理, 不要过多, 以避免板式换热器的低负荷运行。

为此, 应提高一次水参数, 并尽量使一次水和二次水的循环水泵流量趋近合理数值。

4 结论

在该营区锅炉供暖系统的节能优化改造中, 通过引入先进的变频控制、气候补偿、楼宇远程监控等技术, 实现了系统安全、高效、节能的自动控制, 能根据在线的负荷状况对水泵流、管网压力、供/回水温度等进行自动调节, 全程记录系统的运行数据和故障状况。同时, 还能对多台锅炉进行联动控制, 提高了锅炉整体运行的效率, 延长了使用寿命, 降低了供暖成本, 达到了节能降耗的目的。该营区实施供暖节能技术改造后, 预期可节能15%～20%。

参考文献

[1]庄春龙, 李利民, 吴样生.偏远严寒地区营房节能方案及经济分析[J].后勤工程学院学报, 2004, 20 (4) :17-20.

[2]马玉国, 刘风忠, 陈树森.小区燃气锅炉房供暖系统的节能改造[J].煤气与热力, 2004, 24 (24) :469-471.

论文-工业锅炉节能技术 篇2

摘要 节能是应用技术上现实可行、经济上合理、环保与社会上可以接受的方法，来有效地利用能源。工业锅炉作为高能耗设备，其节能技术研究具有重要意义。本文根据我国工业锅炉能耗现状，以典型的燃煤用工业锅炉为例介绍了工业锅炉的节能技术。关键词 工业锅炉 节能技术 燃煤

1引言

能源是人类赖以生存的物质基础，在人类社会中起着不可替代的重要作用。随着国民经济的快速发展，能源生产已经不能满足要求，能源问题成为制约国民经济发展的重要因素，为适日益激烈的市场竞争，各企业应该把能源节约放在首位，以提高能源利用率，降低能耗。在我国，工业锅炉是重要的能量转换和利用设备，能耗约占全国总能耗的三分之一【2】。因此研究工业锅炉节能技术，对降低能耗解决能源问题具有重要意义。同时我国是以煤炭为主的能源消费大国，工业锅炉以燃煤为主，油、汽等其它燃料为辅，锅炉用煤量在全国耗煤总量中占很大比例。本文以燃煤用工业锅炉为例介绍工业锅炉的节能技术。

2工业锅炉概述

工业锅炉是一种产生蒸汽或热水的热发生和交换装置，锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。

锅炉主要由锅和炉两部分组成。炉是燃料（煤炭）燃烧的场所，其作用是将燃料的化学能转化为热能；锅是介质（水）加热的场所，其作用是利用燃料燃烧产生的热能加热介质。我国燃煤工业锅炉能耗现状及原因

目前我国燃煤工业锅炉约有48万台，但平均运行效率约为60%-65%，比国外先进水平低15-20个百分点【6】。效率低，能耗大是我国燃煤工业锅炉普遍存在的问题，其原因主要有一下几点。

（1）单台锅炉容量太小，长期低负荷运行，能量利用率低。许多企业仅考虑到企业长期发展问题而避免锅炉在高负荷下运行，但这种“大马拉小车”的现象不能使锅炉与其他辅助设备在最佳工况下运行，结果是使能量不能得到综合利用，能效降低。

（2）我国燃煤工业锅炉设计重锅炉本体而轻燃烧设备，重锅炉主机而轻配套辅机和附件。

这种“重主轻辅”的现象使得锅炉配套设施质量低，对负荷的适应能力差，经常不能在高效率区域运行，直接造成较大的能源浪费。

（3）燃煤品种与煤质多变。我国的锅炉燃煤供应以原煤为主，且供应紧张，因此使用煤在颗粒度，煤质上很难与设计用煤匹配，这就要求锅炉有较高的适应性。但我国燃煤工业锅炉主要是层燃燃烧【5】，其燃烧特点使其很难适应这种燃煤供应状况。当不能根据煤种变化相应调整燃烧工况时就会导致煤燃烧不完全，锅炉出力不足，热效率下降。

（4）缺乏熟练的操作人员，节能监督管理工作薄弱。锅炉操作人员一般只注重锅炉的安全运行而忽视锅炉的节能，且技术水平普遍不高，不能很好的维护保养锅炉及根据煤种变化调整锅炉燃烧工况。此外，由于缺乏相应的节能法律法规，使得工业锅炉节能监督管理工作不能得到较好的实施，锅炉节能潜力未能充分发挥。

4工业锅炉节能技术简介

锅炉节能的途径有很多，但总体上可从两方面人手，其一是热能转换过程；其二是热能利用过程【7-2】。必须对整个锅炉系统进行综合分析，在不降低供热品质，提高环保性能的原则上从对系统进行改造才能实现真正的节能。4.1热能转换过程节能

锅炉的热能转换过程是指燃烧系统中燃料将化学能转换为热能的过程，因此热能转换过程的节能实际上是对锅炉燃烧系统的节能改造。4.1.1对燃煤进行分析处理

在层燃锅炉中，燃煤水分过大会使着火点延后，挥发分过高容易着火燃烧，过低则难以着火，此外煤粒度过大也易造成燃烧不完全。因此煤在进入锅炉前应进行洗选和煤质分析，包括水分，挥发分和粒度的分析，以确定最佳燃烧工况，使燃料能充分燃烧，提高燃烧效率。4.1.2采用均匀分层给煤技术

分层给煤技术利用重力筛选，使炉排上煤层颗粒按下大上小的顺序分层排列。煤层空隙大，通风良好，能够改善锅炉的燃烧工况，对提高灰渣损热失和提高锅炉的热效率有很大的帮助；均匀给煤技术使炉排横断面上煤粒均匀一致，解决了煤粒沿径向不均匀所造成的燃烧不均匀，甚至只有半边炉排着火的问题。4.1.3合理组织炉膛空间气流

炉膛空间气流的合理组织，由前后拱、二次风来完成。

前后拱是将炉膛前部（后部）的过剩空气及高温烟气推向后部（前部），在由前后拱形成的“喉口”处与炉膛前部的过剩空气和挥发分混合【4】。其作用包括使可燃气体充分燃烧，加快新燃料的着火，减少燃料层对受热面的直接辐射，保持燃尽阶段所需要的温度，减少飞灰量和不完全燃烧的损失。

二次风一般占送风量的5％～12％，要求风速达40m/s．70m/s，以保证有足够的穿透烟

气的能力和穿透深度【7】。工业锅炉（尤其是大容量锅炉）在使用二次风后热效率明显提高。二次风的介质可以是热空气、烟气、蒸汽等。其作用包括（1）加强炉内气流的搅拌与混合，增加可燃物在炉膛内的停留时间，使化学不完全燃烧损失降低。（2）可以同时利用两股二次风对吹使炉内形成气流漩涡，气流的旋涡分离作用可以使煤粉和灰粒被甩回炉内，从而减少飞灰量，使机械不完燃烧全损失降低。4.1.4保证空气供应充足和合理

空气是燃料燃烧的必要条件，合理配风对提高燃料燃烧效率，降低能耗有很大帮助。合理配风应包括（1）沿炉排长度方向应合理配风，因为沿炉排长度方向燃烧状况不同。如中段燃烧最旺盛需空气量最大，在炉排头尾两段以挥发分和残炭的燃烧为主，故只需少量空气。（2）沿炉排宽度方向应均匀配风，以使燃烧均匀，防止出现火口等不正常燃烧现象。4.2 热能利用过程节能

热能利用过程是指将燃烧放出的热量有效地传递给工质（水），产生要求参数的蒸汽或热水的过程，实现能量的综合有效利用，降低能量传递过程的损失时该过程节能的关键。4.2.1 保证锅炉给水品质

锅炉给水如果含盐量过高，会使锅炉受热面上结构，恶化传热状况（水垢的导热系数仅是钢的1/100~1/200)，使排烟温度升高，降低能效。此外水垢还会引起受热面金属过热，降低材料机械强度，使管壁鼓包或胀管【3】。因此要采用有效的水处理技术使锅炉给水达到所需标准，并且要及时清除水垢，以减少能源浪费、改善锅炉的运行安全性和提高锅炉的运行效率。

4.2.2 采用保温材料

由于锅壳、烟道、省煤器、管道等部件温度高于环境温度，因此会向外散热产生热损失。因此可以采用在这些部件外包保温材料，不仅可以减少散热，而且可以反之锅炉炉膛和烟道漏风，减少热损失。保温材料应满足导热系数小，热稳定性高，对管壁无腐蚀等特点。常用的保温材料有膨胀珍珠岩，硅酸铝板，硅酸盐抹面，石棉和矿渣棉等【2】。4.2.3 蒸汽冷凝水的回收利用作为锅炉给水

锅炉产生的蒸汽属于高品质热源，经利用后得到的蒸汽冷凝水也属于热能资源，应该充分利用而不应该外排。通常将回收后的蒸汽冷凝水作为锅炉给水，其优点包括（1）能提高给水温度，降低煤耗。（2）蒸汽冷凝水含盐量低，能减少软水用量与锅炉排污量。

高温蒸汽冷凝水通常要经冷却才回到给水系统被加以利用，但这样不仅增加能耗而且不能充分利用蒸汽冷凝水的热量。为此国外开发了直接将饱和温度的冷凝水送回给水系统予以利用的技术，减少了冷凝水降温造成的能量损失【5】。4.2.4高温烟气的回收利用

许多中小型工业锅炉的排烟温度均在300℃左右，有的高达400℃，直接排放不仅会造成污染而且会损失大量热量，因此宜增设锅炉尾部受热面以降低排烟温度【4】。如小型锅炉

可增加省煤器来加热锅炉给水以降低煤耗，中型锅炉可增加空气预热器来加热入炉膛空气使燃料能充分燃烧。

结论

综上所述，燃煤工业锅炉的节能工作包括对热能转换过程和热能利用过程进行能量优化，如改进燃烧状况，提高给水品质，回收利用蒸汽冷凝水和热烟道气等措施。

锅炉的节能工作首先要充分分析可利用热能的品味，重点回收高品味热能，其次要通过改进工艺来降低能耗，尽可能的利用副产品，以实现能源的梯级利用和循环再生。各企业应根据自身情况有针对性的加强工业锅炉节能技术改造，达到用最少的能耗来获得最大效益的目标。

参考文献:

［1］王光臣.工业锅炉的节能技术措施［J］.应用能源技术,2009(3):17-20.［2］王睿，李莹.影响燃煤工业锅炉能耗的因素及技改措施［J］.装备制造技术,2011(9):210-212.［3］陈会丽,刘新尚,宋传静.浅谈工业锅炉节能技术［J］.中国科技纵横,2011(19).［4］范北岩.工业锅炉节能技术及其应用--2005国际石油和化工节能技术发展论坛论文集.北京：中国化工节能技术协会,2005:45-53.［5］刘克平.变频调速节能技术在工业锅炉燃烧过程中的应用分析［J］.长春工业大学学报(自

然科学版),2007,28(z1).［6］商红彬,李东刚,吴增福,杜涛.工业锅炉节能技术--自主创新振兴东北高层论坛暨第二

锅炉供暖系统的自动化节能控制分析 篇3

摘 要：随着经济和社会的发展，人们对供暖系统的供暖要求更加严格，要求完善供暖系统的性能，通过采用先进设备和先进技术，优化节能设计，能充分满足人们日益增长的供暖需求，实施锅炉供暖系统的自动化节能控制，能提高供暖效率和质量。本文将对锅炉供暖系统的自动化节能控制进行分析。

关键词：锅炉；供暖系统；自动化节能控制；措施

我国城市供暖系统主要采取供暖系统循环泵的自控方式，采取哪种节能方式是供暖系统需要研究的重点课程，合理设计节能方案，采用先进节能技术，优化供暖系统性能，提高供暖系统运行效率。

一、供热系统消耗能量环节

供热系统是指利用某种设备将能源转换为热能，再通过某种渠道，将热能传输到用户，用户利用特殊设备接收热能的系统。由上可知，供热系统供热包括三个环节，每个环节都消耗一定的能源。如果不能合理控制能源消耗，则会增加供热系统的运行成本，无法充分满足人们需求。因此，在设计供热系统时，需要提高能源利用率，尽量用最低的能源消耗获取最大的供热结果。

（一）能源转换环节节能设计

在供热系统中，有许多能源可以转换成热能，具体包括石油、煤气以及天然气等。通过能源燃烧将能源转化为热能。在热能转换过程中，应该选择合适的设备。要求先建立一套完善的能源消耗评估指数，计算不同设备单元能源消耗提供的热能，对设备进行对比、评估，选出最合适的设备。选择合适的设备，能减少能源转化过程中不必要的能源消耗 ，实现节能的目标。

（二）能源传输环节节能设计

首先，选择合适的能源传输材质，降低热能消耗。传热钢管是一种常用的能源传输材质，其经过特殊处理，保温效果较好；其次，合理设计传输管道。合理设计传输管道，保证在最短时间内以最快速度将热能传输给用户，降低传输过程中的能源损耗；最后，优化热网结构。比如，适当提高热网的补水率就能有效减少热能的消耗，或者优化水力系统，提高热能传输效果。

（三）用户接收环节节能设计

用户一般采用采暖散热器来接收热能。采暖散热器接收到热能后，将其散布到用户使用空间，以散布热能的形式供暖。所以，采暖散热器的设置和安装是降低能源消耗的关键，根据用户实际需求，将采暖散热器安装在最合理的位置，使其能合理分配所接收到的热能，从而达到降低能源消耗的目的。

二、供热系统节能技术措施

（一）安装热工仪表，控制能源损耗

安装热工仪表，通过热工仪表能了解和掌握供热系统的整体运行情况，合理控制供热系统。如果不安装热工仪表，则无法有效地评估供热系统，从而增加供热系统运行成本。

（二）提高锅炉房运行管理水平，从而减少投资，提高供热效果，达到节能的目的

（三）改进和创新燃烧方法

比如，采取分层燃烧技术能提升能源利用率。

（四）采取煤渣混烧方法，能提高煤能源利用率

（五）保证锅炉受热面清洁，及时清理锅炉，避免存在污垢

（六）提高锅炉系统的严密性，尽量降低过剩空气系数

（七）在泵设备和风机中运用调速技术，从而对电能利用进行严格控制

（八）改变小温差、大流量的运行方式，提升运输效率和供水温度

（九）对于大中型锅炉而言，利用计算机控制燃烧过程，从而提升锅炉运行效率

三、监控系统

（一）监控系统硬件结构

监控系统硬件主要包括一块18路模拟量1/6路开关量数据采集卡、一块RS485通讯卡、一块温度信号处理卡、一台IPC一610研华工控机、5个RS485通讯模块、一块开关信号接线板以及5台富士变频器。

模拟量数据采集卡的工作是将模拟信号转化为1位数字信号。需要采集的模拟信号主要包括锅炉热风温度、炉膛温度、出水流量、锅炉出水温度、锅炉回水温度、锅炉排烟温度、水压力、二次循环水泵出水压力、外温度以及出炉膛负压等。每个信号都有一个通道，同时采集。

（二）监控系统软件功能

1.参数设置页面

在参数设置页面，能够设置风煤比系数、锅炉期望出水温度、二次水循环系统期望出水压力以及期望回水温度等参数，还能显示二次水循环系统期望出水压力曲线、锅炉期望出水温度曲线、实际回水温度曲线、实际出水温度曲线、实际出水压力曲线、期望回水温度曲线、锅炉排烟温度、炉膛温度、锅炉热风温度、炉膛负压、实际锅炉出水流量以及室外温度曲线等。

2.供暖系统运行流程页面

在供暖系统运行流程页面，能够显示供暖系统各设备运行状态以及运行流程画面，还能对各设备运行情况进行控制。比如，锅炉点火后，供暖系统运行流程画面会显示锅炉燃烧画面；循环水泵启动后，该页面会显示水泵电机运行状态的画面；炉排电机、锅炉鼓风机和引风机启动后，该页面会显示这三种设备运行状态的画面。在画面中，每个设备旁会显示设备相关数据。比如，转速、电流等。

3.报警窗口页面

该页面显示报警数据，具体包括报警时间、报警限、报警内容以及当前报警值等。在报警窗口页面可以设置各个被监视量的报警值，可以打印以往报警记录。

4.历史曲线页面

该页面能显示一定时间内锅炉出水流量、炉膛温度、出水温度、回水温度、出水压力、锅炉热风温度、室外温度、锅炉排烟温度、锅炉炉膛负压以及二次循环水泵出水压力等曲线，能打印相关报表数据。

四、总结

综上所述，供热系统不仅能满足人们供热需求，也能降低能源消耗，集中供热是供热系统常采用的供热方式。但集中供热存在一些弊端，我国已经采用变频技术弥补这些缺陷。对供热系统实施自动化节能控制，能优化供热系统结构，提高供热系统运行效率。通过自动化节能控制，提升了整体供热系统的运行质量，也是优化供暖系统的关键。

参考文献：

[1]于倩倩，王健鹏，刘守艾等.换热站电气工程管理浅析[J].中国机械，2014，11（2）：65-66.

[2]郭荣祥，孟照阳，郝东波等.蒸汽锅炉供暖系统循环水泵的变频节能设计与研究[J].制造业自动化，2015，01（6）：151-152.

锅炉机电一体化节能控制系统探讨 篇4

1 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。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[1];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 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) m A。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[2]。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。

3 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[3]。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~-30 Pa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。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[4]。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[5];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。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[6]。

4 结语

本文对锅炉机电一体化节能控制系统结构、设置以及节能系统控制方案进行了分析, 随着节能理念的增强, 锅炉机电一体化节能控制能够减少能源排放与浪费, 实现生产的可持续进行。

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高, 各领域生产建设面临能源危机, 各项能源浪费现象严重, 尤其是锅炉生产消耗的能源更多, 已经成为高耗能设备, 对环境造成了严重污染, 必须采取有效措施加强对锅炉改造才能控制污染。文章将对锅炉机电一体化节能控制系统进行分析, 提出技术要求与控制系统方案, 希望为相关部门提供参考。

关键词：锅炉,机电一体化,节能控制系统

参考文献

[1]魏林秀.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].中小企业管理与科技, 2014 (32) :179-180.

[2]孙继新, 陈新.变频技术在锅炉机电一体化节能系统中的应用[J].科技创新与应用, 2014 (6) :114.

[3]王进, 李晓蕾, 李振强, 等.内窥式电动型高温炉窑火焰监控系统的设计与应用[J].电子制作, 2013 (9) :46.

[4]李新成, 杨笑峰, 林海, 等.多功能超声波自动探伤设备和检测方法——超声衍射时差法 (TOFD) 、阵列多探头分区A、B扫查组合技术对锅炉、压力容器、压力管道焊缝自动检测设备和方法研究[C].//2010年特种设备安全国际论坛论文集, 2010:299-304.

[5]李嘉, 信薇.基于机电一体化技术进行分析[J].世界家苑, 2013 (4) :248.

工业锅炉节能减排及水处理论文 篇5

关键词：工业锅炉；水处理；水质检测；节能减排

锅炉作为一种能源转换设备，是许多工业生产会选择的特种设备，但随着我国环保整治力度的不断加大，全国各地的企业均对锅炉进行升级改造，降低污染物排放量，以达到节能环保的排放要求。而水处理作为工业锅炉运行过程中的关键环节之一，更是可以降低工业锅炉的能耗，从而达到节能减排的效果。

1、江苏省工业锅炉运行现状

工业锅炉一般分为两种，一种利用水为传热介质的蒸汽或热水锅炉，另一种利用有机热载体作为传热介质的有机热载体锅炉。江苏省内的工业锅炉数量较多，但面对全国范围的节能减排和相较于以前更大强度的环保整治要求，江苏省内现今的工业锅炉数量出现了较大幅度的减少，其中采用水作为传热介质的蒸汽及热水锅炉数量减少的幅度更是超过了有机热载体锅炉。面临这种发展趋势和政策的要求，蒸汽及热水锅炉的节能减排则更显得刻不容缓。

2、工业锅炉水处理的必要性

工业锅炉目前常用的水处理方法有两种：锅外水处理，即钠离子交换软化法；锅内加药法。选择对进锅炉的原水进行处理，其原因是如果不进行处理，直接将原水作为锅炉给水，使其进入锅炉，原水中硬度高，容易在锅炉受热面产生水垢，水垢导热性差，极有可能导致锅炉发生变形、过热，严重甚至可能发生爆炸，同时也会增加工业锅炉的能耗，降低工业锅炉燃烧的热效率，所以采用锅炉水处理对锅炉的原水进行处理是必不可少的。采用钠离子交换的锅外软化方法则可以去除原水中的硬度，避免锅炉结垢，因此大多数工业锅炉使用单位采用了钠离子交换的方法对原水进行软化处理，并搭配上锅内加药来控制锅炉的给水与炉水的相关检测指标。钠离子交换仅仅只能去除原水中的硬度，经过钠离子交换的水碱度与含盐量并不会变化，甚至有可能会增大，考虑到这一层问题，相关检测单位建议搭配上锅内加药，选择正确的药剂，与锅内的结构物质发生反应，减少结垢物质的析出，或形成沉淀，随着锅炉排污一起排出，可以更有效的减轻和预防锅炉的结垢、腐蚀等问题。锅炉结垢与腐蚀问题的解决，可以更好地降低工业锅炉能耗，提高工业锅炉的热效率，达到节能减排的目的。对于工业锅炉，锅外化学处理与锅内加药处理在理论上可以很好地降低锅炉的能耗，并减少事故的发生，对工业锅炉的使用单位有着极大的帮助，但在实际的使用过程和常规的特种设备日常检验中，我们发现仍然存在许多不足。

3、工业锅炉节能减排与水处理的存在问题及改进措施

（1）水质检测的重要性认识不够。虽然随着工业生产的发展，锅炉的使用普及率大大提高，但是使用单位对于工业锅炉的水处理重要性认识仍然不够，日常的锅炉水检测没有跟上，并且一部分使用单位没有配备专职或兼职的水处理操作工。日常锅炉水检测的缺乏，使得使用单位对于锅炉水质缺乏了解，在发生问题时，无法第一时间做出有效的处理措施。然而事实上如果锅炉水处理得当，在锅炉正常使用过程中能够降低能耗，提高锅炉运行效率。在特种设备检验单位锅炉的内外检与锅炉水质的年检过程中，向使用单位积极宣传锅炉水处理的重要性，多与工业锅炉使用单位沟通交流，从而改善水质检测的整体环境。

（2）日常监测不到位，排污不合理。锅外钠离子交换软化加上锅内加药固然可以改善水质，使其满足锅炉运行要求，但是在锅炉的日常使用过程中，仍存在一部分使用单位对于工业锅炉水质并没有聘请专门或兼职的化验人员，对工业锅炉水质进行日常的监测，从而调整加药量。同时在面对锅炉水质不达标的情况下，更是会选择盲目加大排污量，这不仅是对环境的严重污染，也是对能源的极大浪费。特种设备检验单位在对工业锅炉水质进行年检的同时，不光要对水质指标进行化验，也应在报告中为使用单位锅炉水质的不合格项提出整改意见，必要的情况下，可以赶赴现场，为使用单位排忧解难，提供可靠的改进措施，改善锅炉水质情况。在工业锅炉水质年检的情况下，锅炉的使用单位还是应该在经济允许范围内，聘请相关人员定时对工业锅炉的水质进行检测，根据水质实际情况，调整加药量与排污量，减少对于环境的污染与资源的浪费。

（3）锅外水处理软化装置设置不合理。采用锅外水处理的工业锅炉使用单位多选用时间型的钠离子交换软化法，但往往多数交换器的时间设置并不合理，比如交换器再生的设定时间内的产水量远远超过工业锅炉正常运行所需的周期用水量，这同样也会造成资源的较大浪费和企业投入的增大。面对这种情况，特种设备检验单位应在自身的职责允许范围之内，为使用单位提供相关的技术指导，验证交换器出水量与工业锅炉的周期用水量，提高锅炉的使用效率，降低能耗，达到节能减排的效果。在同时，也希望新装工业锅炉的使用单位能够与交换器的安装单位多及时沟通，增加对于工业锅炉本身和交换器使用方面的了解，将交换器的再生时间设置的更加合理，并且在之后的锅炉使用过程中，也可以和交换器安装单位保持联系，为之后降低锅炉能耗和增加资源使用率提供更好的技术支持。相较于以前，工业锅炉水处理检验的总体环境有了很大的改善和提升，许多工业锅炉使用单位也开始意识到锅炉水处理的重要性，在锅炉的日常使用过程中，针对锅炉水质也开始一些较为简易便捷的检验，不光为锅炉运行提供了安全保障，也在与特种设备检验单位的沟通交流中，提供了较为可靠的现场数据。

4、结语

工业锅炉的节能技术与应用 篇6

关键词：工业锅炉；节能技术；应用

随着我国社会经济的发展，我国原有的工业发展模式已经不能够适应社会的需求，从而造成大量的资源浪费。我国工业发展中，工业锅炉作为重要的组成部分，但是它的节能状况比较低下，消耗的资源比较多，从而给企业发展带来一定的影响。如何降低工业锅炉的燃料消耗，提高它的节能水平，成为当前许多技术人员研究的课题之一。只有加强对工业锅炉节能技术应用的分析，提高我国工业锅炉的使用效率和节能水平，才能够达到国家可持续发展的战略目标，提高我国资源的利用率，减少对当地环境的污染和破坏。

1.当前我国燃煤工业锅炉存在的问题

1.1运行效率比较低下

要想提高我国工业发展水平，首先需要提高资源的利用率，但是在实际的工业锅炉应用中，许多锅炉的耗能量比较大，存在着比较多的问题，如果不能够及时进行解决，将会影响到我国整个工业的发展水平。其中工业锅炉运行负荷效率较低就是问题之一，尤其是在当前我国工业转型的重要時期，许多工业锅炉的运行负荷达不到相关要求，存在着锅炉多，应用少的现象。这主要是由于企业在进行锅炉设计时过分考虑企业未来发展水平，使得许多锅炉闲置无法发挥它的作用。

1.2锅炉设计和制造存在一定问题

我国工业锅炉设计和制造体系的问题，使得许多工程设计人员在设计的过程中，过于重视炉型和受热面的设计，但是对于燃烧设备和设备的深度设计不足，长期在这样的状况下不仅会影响到锅炉的使用状况，同时也会降低锅炉的节能水平，最终不利于我国工业的健康发展。除此之外，锅炉制造方面其制造工艺和技术相对落后，许多中小容量锅炉的链条炉排没有过大的变化，在原来的基础上容易产生漏煤、火口、漏风以及调风门不严密的现象，如果不能够及时解决这些问题，将会影响到锅炉的正常运行，对煤炭资源造成大量浪费，降低锅炉机组的燃烧、换热效率。

1.3锅炉燃煤质量不稳定

工业锅炉燃煤设计是以层燃燃烧为主，而且大多数会是链条炉排，所以煤炭的品质会对锅炉污染物的排放状况和燃烧效率产生较大的影响。在我国工业锅炉燃煤主要是原煤，这些原煤没有经过相应的洗选和加工，一些供应商甚至为了自身的利益，将许多煤种混合在一起卖给工厂，这样会导致煤种质量存在较大的差异性和不稳定性，导致煤炭热值低于锅炉的设计热值，最终导致燃烧工况变差，使得锅炉出力不足，锅炉燃烧率较低，影响到工业锅炉的运行质量。

1.4锅炉控制状况较差

燃煤工业锅炉需要有比较好的运行条件，这样才能够达到工业锅炉设计使用的要求，促进我国工业水平的提升。但是在实际的运行中，许多工业锅炉的控制水平比较差，控制人员专业素质不高，检测仪表配置较少，监控工作不到位，导致工业锅炉运行数据掌握不准确，影响到锅炉的运行维护，从而产生比较大的安全隐患。还有一些司炉工人由于自身工作责任意识比较差，在工作中不能够严格按照相关要求来进行，对锅炉的运行状况不能够进行准确判定，也就无法准确及时的进行调整，这样就会降低锅炉的运行质量，导致锅炉燃烧率下降，产生大量资源浪费，进而影响到企业的发展，不利于我国整体工业水平的提升。

2.工业锅炉节能技术应用

工业锅炉节能技术有着非常重要的作用，它会关系到燃料的利用状况，同时也会关系到企业的发展水平。相关人员在进行技术改造时应该要将节能放在重要地位，结合不同锅炉的特点来加强对节能技术的应用，从而达到节能目标。

2.1给煤装置改造技术

我国许多工业锅炉都是燃烧原煤为主，大部分为正转链条炉排锅炉，在给煤装置上主要采用斗式给煤装置。该装置容易导致煤块和煤末混合堆实在炉排上，从而阻碍了锅炉的进风，影响到锅炉燃煤的燃烧率。所以在进行改造时，设计人员可以将装置改为分层给煤装置，可以利用重力来对原煤进行筛选，将煤块和煤末自上而下松散的分布在炉排上，这样更利于锅炉进风，提高燃烧状况，同时也可以提高锅炉温度，达到锅炉设计要求。通过改善锅炉的燃烧状况，还可以减少灰渣含碳量，使其得到充分燃烧，减少对煤炭资源的浪费，最终达到节能效果，降低企业燃煤资金支出，实现企业利润最大化，帮助企业获得更好的发展空间。

2.2炉拱改造技术

我国工业锅炉采用的链条炉炉拱主要是由一个拱面形状的前拱和后拱组成的，该种形式的炉拱使得链条炉前后两个部分的烟气以及相邻的烟气各自上升，从而会降低锅炉炉膛前部的温度，这样不利于新煤的燃烧。而且在这样的状态下，锅炉内的烟气混合水平较低，产生燃烧不完全的现象，降低了锅炉的温度，最终影响到煤炭的燃烧率，不能够达到节能减排的目标。所以再进行锅炉改造时，设计人员可以将传统的结构中的前拱拱高降低，同时还要拉长拱长，可以降低变为人字形前拱，做好煤闸门的保护工作，使其不暴露在热辐射中，也可以提高新煤的燃烧率。

2.3分层燃烧技术

要想提高工业锅炉的燃烧效率，就要做好充分的分析，掌握锅炉燃烧的实际状况，制定出更加科学的改造技术，完成工工业锅炉节能改造任务。分层燃烧作为节能的重要技术措施之一，技术人员应该要加强对该项技术的分析，从而达到节能的目标。

2.4煤粉复合燃烧技术

煤粉复合燃烧技术主要是通过利用链条炉排以及煤粉这两种燃烧方式来进行，只有将这两种燃烧方式充分结合，才能够提高煤炭的燃烧率，减少污染物排放，同时也可以达到节能目标。在运用该项节能技术时，可以将炉排内的煤粉充分燃烧，不仅能够提高工业锅炉内的温度，同时也可以让扩大炉内的通风量，使其氧气量能够满足煤粉的充分燃烧，增强煤粉的燃烧率。煤粉利用炉排火来点燃，在燃烧过程中释放大量热，从而提高锅炉温度，这样能够为炉排上煤层燃烧提供热源，提高锅炉燃烧稳定性，减少煤炭资源的浪费。

3.总结

综上所述，工业锅炉在运行的过层中需要技术人员做好节能改造，这样才能够提升锅炉的运行效率，同时也可以企业赢得更多的利润。

参考文献：

工业锅炉节能控制 篇7

在水泥生产行业, 提起节能降耗, 都非常重视新型干法窑的推广应用、重视节能磨机及其系统的选用与优化、重视低温余热发电的建设, 而对水泥 (熟料) 的粒度控制在节约能源、减少二氧化碳排放、降低原料消耗以及增加混合材掺量等方面的重要作用, 只有少数企业开始有较深的认识。其实, 通过改善水泥的粒度, 节能减排与降耗的潜力是非常巨大的。

1 几个逐渐被认可的理论观点

(1) 水泥颗粒只有与水发生反应, 才有胶凝作用和强度, 没有被水化的部分只起骨架作用。研究表明小于1μm的颗粒在与水的拌和过程中就完全水化, 对混凝土浇注体的强度没有贡献。28天, 水化深度为5.48μm, 即大于11μm的粗颗粒均不能被完全水化, 未被水化的内核对混凝土的28天强度也没有贡献。

(2) 在相同条件下, 粉磨能耗与颗粒的表面积成正比。因此, 颗粒越小, 单位重量所消耗的粉磨能量也越多。

(3) 水泥的合理颗粒组成是指能最大限度地发挥熟料的胶凝性和具有最紧密的体积堆积密度。熟料胶凝性与颗粒的水化速度和水化程度有关, 而堆积密度则由颗粒大小含量比例所决定。在水泥专业文献中经常看到两个相互矛盾的水泥颗粒级配指标:一个是关于水泥最佳性能的颗粒级配;一个是符合紧密堆积的Fuller曲线的水泥颗粒级配。其矛盾在于:前者要求<3μm颗粒小于10%, <1μm颗粒最好没有;而后者则要求<3μm颗粒要达到29%, <1μm颗粒要达到19%。两者相差甚远。

最理想的状况是:水泥中熟料的颗粒级配应满足最佳性能的级配要求, 而<3μm特别是<1μm的颗粒应是混合材 (或矿物掺合料) , 如石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉等。这些<3μm的细粉状混合材填充于水泥熟料颗粒之间的空隙, 使水泥颗粒的堆积趋向紧密, 向Fuller曲线靠拢。另外, 这些细粉状混合材的活性比熟料的低, 因此在早期水化慢或几乎不水化, 不会对水泥的工作性能或混凝土的拌合物的施工性能造成不利影响。而在后期, 这些细粉状的混合材又可与熟料颗粒水化所产生的Ca (OH) 2起二次反应, 生成具有胶凝性的C-S-H凝胶, 从而使水泥石结构致密, 有利于耐久性提高。欧洲标准在27种水泥中都允许掺加0～5%的次要附加组分, 主要是改善水泥颗粒级配和工作性, 而对这些次要附加组分的活性无特殊要求, 只要不增加水泥标准稠度用水量, 对混凝土和砂浆性能无害, 对钢筋无锈蚀即可。欧洲标准的这些内容可以给我们一些启迪。

(4) 根据水泥样品的实际粒度分布, 可以计算28天的水化率 (水泥或熟料颗粒被水化的体积与总体积之比) 以及消耗在1μm以下的 (熟料) 粉磨能耗占总能耗的比例。没有被水化的部分, 就是熟料的浪费部分;而颗粒被磨到1μm以下的部分, 则熟料和粉磨能都被浪费了。

2 对目前水泥粉磨控制参数的剖析

已有试验研究和生产实践表明, 水泥的粒度分布与颗粒特征对水泥性能的影响是很大的。通过调整使水泥的粒度分布接近于理想分布, 则水泥强度可明显提高, 80μm筛余或比表面积均难以准确反映水泥的粒度分布, 按GB/T17671-1999检验的水泥强度与水泥的比表面积在多数情况下没有明确的相关关系, 30μm筛余或45μm筛余是水泥粉磨过程适宜的控制指标, 在使32μm筛余或45μm筛余处于控制范围的同时, 还应该对RRB分布曲线的特征粒径和均匀性系数 (n) 进行控制, 定期检查和控制水泥的粒度分布是非常必要的。

我国实物水泥80μm筛余基本小于5%, 甚至接近0, 已处于水泥颗粒分布的末端, 偏离RRB直线, 失去反映水泥颗粒组成的作用, 对磨机工况的反映不再敏感, 因此80μm筛余无论从保证产品质量的角度, 还是从调整粉磨工艺参数、控制水泥性能的角度都失去了它应有的作用。

欧美克公司张福根先生等曾对10多个省的多家水泥厂的水泥产品进行了巡回检测。发现水泥颗粒分布很不合理:最好样品、最差样品、全部平均样>32μm (在28d内未能水化发挥强度的水泥颗粒) 分别为10.92%、27.94%、18.81%。最好样品、最差样品、全部平均样的过磨率 (小于1μm的过细粒消耗的粉磨能量占粉磨总能量的比例) 分别为23.3%、33.0%、36.0%。显然如果我国水泥的粉磨技术都能达到优质企业 (即较好样品) 的水平, 那么熟料的未水化率就可降低近8%, 粉磨能耗降低10%。熟料的未水化率降低, 相当于节约了熟料, 意味着节约了原燃材料。如果全国水泥的平均未水化率都以此比例下降, 仅此一项, 节能降耗潜力就非常大。

以我国年产水泥14亿吨, 熟料掺加量为65%计, 熟料未水化率降低值取8%, 由此可计算出年节约熟料量为7280万吨。以1吨熟料消耗1.3吨石灰石, 吨熟料平均消耗120公斤标煤进行计算, 年节约石灰石9464万吨, 节约标煤874万吨, 减排二氧化碳6400万吨, 可见合理控制水泥粒度分布能带来巨大的经济效益及节约资源、保护环境的社会效益。如减少过磨率, 则不仅可以大大降低粉磨能耗, 而且因为<1μm颗粒对水泥强度基本没有贡献, 若能降低10%的熟料过磨率, 则可进一步有利于水泥工业的节能减排。

值得指出的是, 目前混合材的添加量远未达到理想的水平。进一步增加添加量的途径是混合材的粒度分布要更加合理 (比如让混合材颗粒与熟料颗粒形成最佳堆积) 。可见在粉磨过程中, 利用颗粒检测与控制技术, 优化颗粒级配在节能降耗中还有巨大的潜力可以挖掘。

3 措施

3.1 有效控制水泥的合理颗粒组成

水泥细度的提高是在大多数企业粉磨工艺比较落后和采用80μm方孔筛筛余控制细度的条件下取得的, 因此多数水泥企业的水泥颗粒组成处于不合理的状态。

目前比较公认的水泥最佳性能的颗粒级配为:3～32μm颗粒总量不能低于65%, <3μm细颗粒不要超过10%, >65μm颗粒最好为0, <1μm的颗粒希望没有。因为3～32μm颗粒对强度增长起主要作用, 特别是16～24μm颗粒对水泥性能尤为重要, 含量越多越好;<3μm的细颗粒容易结团, <1μm的小颗粒在加水搅拌中很快就水化, 对混凝土强度作用很小, 且影响水泥与外加剂的适应性, 易影响水泥性能而导致混凝土开裂, 严重影响混凝土的耐久性;>65μm的颗粒水化很慢, 对28d强度贡献很小。

用45μm筛余和比表面积控制细度操作简便、控制有效。

在固定的工艺条件下, 使水泥的45μm筛余量和比表面积控制在一个合理的水平上时, 可限制3μm以下和45μm以上的颗粒, 以此获得良好的水泥性能和较低的生产成本。这种细度控制方法与其它方法相比, 具有操作简便、控制有效的优点。只要取样进行筛析试验和比表面积测定, 就可以为磨机的操作提供依据。

3.2 颗粒特征与粒度分布的合理控制

与水泥的物理性能 (特别是强度) 密切相关的当属水泥中熟料及混合材的粒度分布。熟料的粒度分布会影响熟料的水化速度、一定时间内的水化程度、标准稠度需水量、混凝土的水灰比。熟料与混合材的粒度分布共同决定了水泥颗粒的最紧密堆积密度。如前所述, 我国多数水泥厂的现实情况是, 使用80μm筛余或比表面积作为粉磨过程例行控制依据, 对水泥的粒度分布较少关注, 80μm筛余或比表面积与颗粒分布均没有很好的相关关系。

经验表明, 在粉磨设备及其运转参数没有明显改变时, 32μm筛余或45μm筛余能够很好地反映颗粒分布。使用32μm筛余或45μm筛余为粉磨过程例行控制的依据, 在粉磨设备及其运转参数稍有改变时, 可以通过简单的调节, 比如选粉机的转数 (风量) , 使32μm筛余或45μm筛余还保持在控制目标之内, 因此, 使用32μm筛余或45μm筛余可作为粉磨过程例行控制的依据, 但若粉磨设备及其运转参数发生明显改变时, 则不能很好反映粒度分布。

使用RRB公式可以很好地对水泥颗粒分布进行拟合, 控制RRB公式中的两个参数:特征粒径和均匀性系数 (n) 即可达到控制粒度分布的目的。如测定15μm、20μm、32μm、45μm、63μm筛余, 可通过回归分析求得特征粒径和粒度分布。

有一种比较简便的方法可以大致判断粒度分布是否正常, 如果使用32μm筛余或45μm筛余作为粉磨过程例行控制的依据, 并且32μm筛余或45μm筛余处于正常控制范围, 可以增加测定另一个63μm的筛余, 将测得的筛余与以往粒度分布正常的数据进行比较, 如果增加测定的筛余数据与以往粒度分布正常的数据具有明显区别, 则提示粒度分布可能具有明显变化。

3.3 优化水泥颗粒级配的技术途径

由上分析可知, 水泥颗粒的级配应从两方面改善。一是<3μm颗粒既要满足最佳性能级配的要求, 又要尽量满足Fuller曲线紧密堆积的要求;二是要减少>60μm的颗粒 (减少>60μm颗粒的方法主要有降低入磨粒度、改造磨机内部结构、调整磨内研磨体级配、采用新型选粉机和对老式选粉机进行改造等) 。

(1) 熟料与易磨性好的混合材共同粉磨。

在熟料中加入一些易磨性好的混合材如石灰石、粉煤灰等共同粉磨。由于这些混合材易磨性好, 因此在水泥颗粒中, 混合材的粒径比熟料的小。可以期望, 共同粉磨工艺中的石灰石或粉煤灰应该能提供更多的<3μm颗粒, 从而优化水泥的颗粒级配。

(2) 难磨的混合材与熟料分别粉磨再混合。

对于比熟料难磨的混合材宜采用分别粉磨然后混合的方法。例如矿渣的粉磨功指数为23k Wh/t, 比熟料的16.4kWh/t高。若用共同粉磨的方法, 矿渣的粒径比熟料的粗。共同粉磨时, 水泥的比表面积为350m2/kg时, 矿渣的比表面积只有230～280m2/kg。因此要分别粉磨。也可先对难磨的矿渣进行预粉磨, 再与熟料共同粉磨, 但效果不如分别粉磨好。

(3) 在预拌混凝土时加入磨细矿物掺合料改善胶凝材料 (或水泥) 的颗粒级配。

在预拌混凝土生产中已广泛采用掺矿物掺合料的技术, 主要是为了节约水泥、降低成本和提高混凝土的耐久性。但对掺矿物掺合料改善水泥颗粒级配、减少混凝土拌合物单方用水量和提高和易性的认识还不足。

要改善水泥的级配, 矿物掺合料的粒径必须比水泥的粒径小, 最好为水泥粒径的0.414倍或更小。就目前所常用的矿物掺合料来看, 矿渣粉的比表面积最好在450m2/kg或45μm筛余<12%。否则不易达到改善水泥颗粒级配的目的。

3.4 合理使用助磨剂

在粉磨过程中, 加入少量的外加剂, 以消除细粉粘附和聚集现象, 加快物料的粉磨速度, 提高粉磨效率, 还能提高3～30μm含量10%～20%, 有利于球磨机优质、节能、高产。这类外加剂统称为“助磨剂”。使用助磨剂在大多数情况下能提高磨机产量, 特别是水泥需要细磨的情况下更显重要。在国外助磨剂的应用十分普遍, 95%的水泥磨机都使用助磨剂。在国内有些水泥厂, 以前也使用过助磨剂, 如:三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、石油酸钠皂等一类化工厂下脚料, 但由于来源短缺、价格上涨, 渐渐停用。

从外加剂作用机理看, 我们可以把助磨剂分为两类:工艺型助磨剂和功能型助磨剂。工艺型助磨剂是降低物料表面能、减弱分子引力所产生的聚合作用、帮助外力作功时颗粒裂纹的加速扩展, 从而提高粉磨效率和产品的比表面积, 实现球磨机优质、节能、高产;功能型助磨剂则是利用化学物质特有的功能, 激发材料活性、提高水泥强度、缩短凝结时间等实现磨机高产。因此, 后者含有一部分碱性物质。在建筑施工中, 如果再使用混凝土外加剂, 容易产生不兼容现象, 造成水泥制品、水泥构件质量下降, 特别在钢筋锈蚀、混凝土开裂等方面, 危害较为严重。

由此可见, 在使用助磨剂时, 尽量选择工艺型助磨剂, 不含Cl-、K+、Na+等对混凝土耐久性不利的成分, 掺量0.08%～0.10%, 提高磨机产量10%～30%, 增加水泥比表面积20～80m2/kg。

使用助磨剂, 可以获得比表面积较高的粉磨产品, 并减少过粉磨现象。同时, 物料在磨内的流速会加快, 在磨内停留时间缩短, 引起出磨细度 (筛余) 的变化。对于开流粉磨来说, 必须调节磨内工况, 适应粉磨产品的细度要求;对于圈流粉磨则要控制出磨细度 (筛余) 在正常范围之内, 决不允许有筛余值逐渐增大的现象发生。否则, 不仅磨机产量会降低, 而且, 还会引起循环负荷率增加、磨尾提升机过载、堵塞, 甚至造成停产事故。总之, 选择和使用助磨剂是一项科学严谨的技术工作, 必须认真做到以下五点:

(1) 考虑入磨物料性质, 进行小磨比较试验:由助磨机理所决定, 助磨剂对物料的适应性是各有差异的, 要想得到最佳助磨效果, 必须按要求的技术条件, 先进行小磨试验, 然后优选方案到大磨实施。

(2) 注意粉磨工艺条件, 选择不同种类的助磨剂:助磨剂有气、固、液三种状态、几十个品种;除了对物料适应性、助磨功能不同之外, 对干法磨、湿法磨、开流磨、圈流磨、烘干磨等使用的要求都不完全一样, 需要仔细试验、使用。

(3) 使用助磨剂, 应对下续作业无不良影响:在生料磨使用助磨剂时, 要考虑对烧成工艺的影响;在水泥磨使用助磨剂时, 要考虑对包装、散装工艺以及建筑施工、水泥制品构件质量的影响。

(4) 要重视助磨剂来源和成本:助磨剂给用户带来的经济效益与其价位、市场供应有着密切关系, 企业可通过综合评估、核算后, 再进行优化选择。

(5) 助磨剂必须满足环保要求:许多外加剂都是利用化工厂的下脚料配制的, 经常残留着一些不利于环境保护的物质。在选用助磨剂时, 不要被低价位所迷惑, 必须保证使用的助磨剂不污染环境, 不危害员工身体健康。

嵌入式节能环保燃煤锅炉的优化控制 篇8

目前国内的锅炉节能, 尤其是中小型锅炉主要存在三大问题。首先就是燃料, 我国工业锅炉用煤设计时往往对粒度有较高要求, 而实际应用中燃料大多数为原煤、散煤, 与设计煤种差异较大, 容易导致不能按设计运行, 造成锅炉效率下降, 燃烧不完全, 污染严重。其次, 锅炉运行与管理水平不高也是制约锅炉节能的因素。第三是自动化水平落后, 在锅炉节能控制技术方面, 许多厂家缺乏基本的技术开发能力, 甚至没有相关技术人员, 只是简单的复制。

2 燃煤锅炉经济运行决策支持系统

针对中小型锅炉的节能难点, 采用嵌入式智能化优化运行解决方案是一种可行的方法, 它将嵌入式技术运用到锅炉的点火、燃烧系统调节、恒温制动控制等环节, 通过量化测算实现数字化最优控制。在燃煤锅炉自动控制系统中, 始终以燃烧系统的控制作为研究重点。先进的锅炉燃烧系统控制基本上都将智能控制、专家系统、模糊控制以及常规控制有机地集成为一体。

我国燃煤锅炉自动控制系统经过十几年的发展, 日趋成熟。燃煤锅炉燃烧系统的控制模型算法研究同国际前沿比较接近, 但是结合燃煤供暖锅炉运行实际, 燃煤锅炉燃烧控制系统的运行效果一直不很理想。主要表现在以下几个方面:不能有效的满足负荷需求, 热效率不能得到有效的提高, 投运时过于依赖有经验的操作人员, 数据化控制不强。如何结合燃煤锅炉运行实际, 设计行之有效的锅炉燃烧系统控制模型, 是燃煤锅炉控制系统中一个迫切需要解决的问题。为此, 在保证锅炉安全、稳定、经济运行的同时, 应实现锅炉智能化、自动寻优控制, 从而达到保护环境, 大大提高锅炉燃烧效率, 节约能源的目的。

2.1 单台锅炉的环保节能经济运行

锅炉系统是一个多容系统, 每台炉的热负荷通过给煤、送风、引风调节, 作为内部燃烧系统控制;给水控制的任务主要是控制供水流量和回水流量, 从而间接地影响回水温度和供回水温差。单台锅炉内部燃烧系统的给煤、送风调节耦合性强, 燃烧控制与给水控制等也有复杂的耦合关系, 必须进行实时监测与控制。工业锅炉能耗与燃烧有直接关系。关于燃烧问题存在一个普遍的燃烧效率山顶现象, 即热效率对空燃比来说都有一个最大值, 可以肯定燃烧效率η是空燃比k的上单峰函数, 这是在燃烧系统进行优化控制的基础。根据此函数可得燃烧效率与空燃比之间的函数关系, 达到最佳燃烧值点, 提高效率, 节约能源。

2.2 火电厂锅炉的环保节能经济运行

随着火电厂节能降耗工作的深入开展, 对火电机组经济性能的分析, 包括热力系统主要小指标对供电煤耗率等大指标的影响、机组主要技术经济指标的热经济性分析和运行机组效率监控等, 正在由定性向定量转化。为了能够充分利用机组的设计性能潜力, 使很高的投资成本合理化, 应该实时了解机组的运行方式是否偏离设计工况并且进行相应地调整。这就需要有信息技术的支持, 通过专门的软件来确定系统总的效率, 及时发现设备性能参数的漂移、装置和部件的功能失常等问题。将智能化计算机软件与控制系统相结合, 使得在运行中设备的经济性潜力得到最大限度的发挥。要最大限度地提高单台机组的净效率, 不仅需要确定机组运行的实际性能参数, 而且还必须确定在最佳的条件下理论上可以达到的最高效率。利用信息化手段, 在线监测机组的运行状态, 诊断机组耗能特点, 指导运行操作, 挖掘机组节能的最大潜力。

火电厂的节能与经济运行主要涉及三个方面的工作: (1) 根据机组经济性能在线分析实现单机组优化; (2) 基于多机组出力优化分析的全厂经济调度; (3) 通过运行考核机制保证机组经济运行优化方案的落实。

经济运行决策支持系统是一个具有机组在线经济性能分析、多机组优化分析与决策、优化运行监督考核等功能的为火电厂节能降耗决策服务的专家系统软件, 主要是为火力发电厂的节能运行管理服务, 能够为电厂的节能降耗工作提供多种决策参考信息和优化方案。

火电厂锅炉的环保节能经济运行软件的模块结构如图1所示。它主要包括机组实时性能、机组性能计算、机组耗差分析、机组出力优化、经济运行考核统计、机组实时出力和实时数据采集等子系统。

3 节能环保锅炉优化控制的嵌入式解决方案

锅炉运行优化控制系统建立在现有的DCS控制系统的基础上, 如图2所示。通过与DCS通信, 获取锅炉机组的所有状态与参数, 以这些数据为基础, 进行建模、优化与控制, 得到影响锅炉运行性能的各个控制量的最优值, 并以偏置值的形式反馈到DCS, 实现锅炉运行性能的闭环控制。

锅炉运行优化控制系统给出运行可调参数的最佳值, 如最佳的烟气含氧量, 最佳的一次风压, 二次风压等, 并将这些值传送给DCS, 由DCS完成具体的控制任务。具体控制时, 运行优化控制系统仅仅给出原DCS控制参数设定值的一个偏差补偿值, 假如当前的DCS控制氧气量设定值为4%, 而运行优化系统需要将其调整到3.5%, 则优化系统将给出一个-0.5%的偏差, 加在DCS的原设定值上, 由DCS网成具体控制任务, 从而实现优化控制的目的。

锅炉运行优化控制系统可以有两种工作模式:

(1) 优化-顾问工作模式。锅炉运行优化控制系统将优化结果, 即与锅炉运行性能有关的各个操作量的偏置值, 提交给运行人员, 由运行人员手工设定DCS设定值的偏置量。

(2) 优化-闭环工作模式。锅炉运行优化控制系统将优化结果, 即与锅炉运行性能有关的各个操作量的偏置值, 直接下载到DCS, 完成性能闭环控制。

锅炉运行优化控制系统的投运不影响机组运行安全性的两个因素如下:

(1) 锅炉运行优化控制系统仅仅是在原DCS控制系统的设定值上增加一个偏置值, 为DCS指明一个优化的控制目标和方向, 以提高机组运行性能, 并不参与DCS的实际控制过程。

(2) 锅炉运行优化控制增加到DCS控制系统设定值上的偏置值, 需要经过多个安全逻辑检查和安全限判断, 才能加入到DCS控制的设定值上, 从而保证原控制系统的安全性。

嵌入式控制系统解决总体方案通过由嵌入式系统板控制、监控、辅助锅炉车间的及其与设备的正常运行。

通过嵌入式系统实现对炉壁、炉膛壁、炉篱、热水管的温度监测与智能优化控制, 达到设定参数后, 自动控制锅炉煤原料的燃烧, 节约了燃煤。嵌入式系统通过变频调节实现最大限度节电运行, 调节对象是锅炉鼓风风量风门调节、锅炉引风风量风门调节、补水水量阀门开度调节, 炉排转速无级调速。嵌入式系统还实现对炉门、风机及辅助设备的调节开关控制, 使得锅炉获得最佳的燃烧效果, 减少烟尘和未充分燃烧物的排放。嵌入式系统工作的可靠性比较高, 可以通过有线及无线网络进行数据传送, 特别是故障数据实时传送到使用者或管理者。

4 节能环保锅炉的人工智能控制

电站锅炉运行建模的主要依据有化学平衡和物理平衡等。存在问题包括物料多变、机理复杂、无法检测, 难以得到精确的机理模型。对模型的要求要有自学习、自适应等智能。对复杂过程的建模:用任何单一的建模方法或单一类型的模型描述都难以解决。只有采用人工智能集成建模的方式才可能较好的进行锅炉运行优化控制。专家系统以知识模型为基础, 不仅利用理论知识, 而且利用人的知识与经验, 很适合像锅炉燃烧过程这样难以建模和操作的工业对象。专家系统在锅炉燃烧过程中得到了广泛的应用。

智能控制软件开发平台采用嵌入式操作系统Windows CE或者嵌入式Linux操作系统, 用嵌入式虚拟仪器软件技术进行可视化模块集成。

专家系统是目前最先进的节能控制产品, 它与当今普遍使用的控制模式相比, 具有以下技术特点:

(1) 实现高效节能控制。专家系统节能控制系统突破了传统锅炉系统的运行方式, 通过对锅炉能源运行系统的动态监测和闭环控制, 实现温度、流量跟随末端负荷需求而同步变化, 在系统的任何负荷条件下, 都能既确保锅炉系统的舒适性.又实现最大的节能。

(2) 保障主机始终保持高的热转换效率。专家系统的基本思想就是按照锅炉所要求的最佳运行参数去控制系统的运行, 根据系统的运行工况的变化, 通过模糊控制器动态调整系统运行参数, 确保主机始终处于优化的最佳工作点上, 使主机始终保持具有高的热转换效率, 有效地解决了传统系统在低负荷状态下热转换效率下降的难题, 提高了系统的能源利用率。

如果能寻求一种新的控制方法, 使得锅炉的热量供应都能跟随负荷的变化而同步变化, 在保证舒适性的前提下, 实现系统的最大节能。

专家系统的智能模糊控制与传统控制方式相比, 具有以下特点:

(1) 技术先进, 具有智能控制功能。充分利用了当代最新科技成果, 采用具有智能控制功能、能进行类似人脑的知识处理和推理的先进的模糊控制技术, 使系统具有优化控制功能, 可以根据电热锅炉运行环境及负荷的变化择优选择最佳的运行参量和控制方案。

(2) 动态负荷跟随, 实现高效节能。突破了传统电热锅炉系统的运行方式, 实现系统负荷的跟随性, 实现系统运行参数的动态调整, 确保主机始终处于优化的最佳工作点上, 使主机始终保持高的热转换效率, 既确保锅炉系统的舒适性, 又实现节能。

(3) 多参量控制, 运行安全可靠。有效克服控制过程的振荡。

工业锅炉节能控制 篇9

洗煤泥是煤炭洗选过程中产生的废弃物, 其特性是灰分高、颗粒细、粘度大、持水性强、内聚力大 (类似泥团) 。为了实现煤泥资源化利用, 消除环境污染, 变废为宝, 考虑采用煤泥作为燃料, 通过循环流化床锅炉燃烧技术实现煤泥发电与供热。

采用管道输送技术将含水量为20%以上的煤泥加水混合, 搅拌后形成煤泥浆 (含水25%～35%) , 然后采用高压泵将煤泥打入管道, 输送至500m处的锅炉燃烧。锅炉采用DCS控制系统, 实现了煤泥锅炉主要运行参数的显示和人工控制。由于锅炉的自动控制受锅炉燃烧波动大等诸多因素一直没有实现。

1 洗煤泥特点及锅炉燃烧存在的问题

洗煤泥是洗煤厂洗选煤过程中产生的废弃物, 灰分高 (30%～40%) 、颗粒细、粘度大 (类似黄泥团) 、持水性强 (20%～30%) 、内聚力大, 储存输送困难, 而且容易风干污染环境。煤泥流化床锅炉是一个多参数、大滞后、强耦合、强非线性、时变、多变量紧密耦合的系统, 实现燃烧自动控制与优化节能运行很困难。由于操作变量多、煤泥等变化量多, 导致操作人员的劳动强度大;锅炉床温、炉膛压力、蒸汽参数、烟气氧量等波动性较大, 导致煤泥的燃用量、电力、水等消耗量较大。因此, 煤泥流化床锅炉的自动控制投入率很低。煤泥流化床锅炉的自动控制投入率低也是目前制约煤泥锅炉发展的主要障碍之一。

2 研究途径及技术路线

从煤泥流化床锅炉燃烧机理与工艺研究入手, 在实现循环流化床锅炉效率、各项参数及损失进行在线计算分析的基础上, 研究实现煤泥流化床锅炉燃烧自动控制与系统操作优化技术与方法, 解决燃烧自动控制与优化运行的问题。

实现以下主要控制环节:锅炉水位自动控制;炉膛负压自动控制;主蒸汽温度自动控制;烟气氧量自动控制及燃烧负荷自控控制等, 降低操作人员的劳动强度, 减小系统参数波动, 实现锅炉控制环节上的节能降耗。

1) 研究煤泥循环流化床锅炉的工艺特点, 燃烧机理, 煤泥流变特性及输送特性。

2) 在对系统分析以及DCS投自动情况进行研究的基础上, 确定投自动内容、方案、措施以及应对技术。

3) 通过煤泥流变特性实验对煤泥输送过程工艺与流量特性进行研究, 通过大量现场实验与理论分析, 得到煤泥实时计量方法以及煤泥量自动控制策略。

4) 在煤泥计量与控制解决的基础上, 进行煤泥燃烧自动控制与其他控制研究, 实现煤泥燃烧自控、汽包自控、炉膛压力控制以及床温控制等。

5) 在以上基础上对锅炉的各项热损失进行计算, 得到锅炉的热效率, 并实时给出操作指导。通过对锅炉燃烧机理的研究, 探索锅炉燃烧各个自动控制回路的投入方法, 提高锅炉的自动投入率。

6) 开发煤泥燃烧数据接口技术, 根据煤泥燃烧工况进行在线数据分析, 采用支持向量机技术对流化床锅炉燃烧操作条件进行寻优, 得到最佳操作状况, 供操作人员进行操作指导。

7) 在各项技术基本完成的情况下, 对煤泥流化床锅炉进行技术实施, 对各个环节进行单步调试与联合调试, 实现该项目的技术经济指标与最终目标。

3 煤泥流化床锅炉自动控制实践

目前煤粉炉自动控制技术很成熟, 循环流化床锅炉以其优良的环保特性 (低排放) 、卓越的适应性 (煤种、负荷) 和突出的节能效果而被应用广泛。从另外一个角度来看, 循环流化床锅炉虽然有许多优点, 但是燃料复杂、控制难度大, 尤其煤泥流化床锅炉燃烧控制这一问题在目前仍普遍缺少实现燃烧全自控的控制策略。现在国内大多工业运行的煤泥循环流化床锅炉床温均是采用人工手工方式调节给煤量来控制床温燃烧的。国内对采用智能控制器来控制煤泥循环流化床锅炉床温的研究很少, 大多还只是理论研究阶段, 而这方面的国外文献几乎没有。

3.1 CFBB燃烧系统专家智能控制概述

为了更好的实现流化床锅炉的燃烧自动控制, CFBB燃烧过程专家智能控制方法也逐渐被提出并得到一定的应用。

CFBB燃烧过程专家智能控制系统框架如图1所示。整个控制系统体现了控制床温稳定 (安全燃烧) 和在此基础上维持主蒸汽压力稳定两个主要目标。循环流化床控制的特点是保持床温的稳定, 避免结焦与熄火等意外发生, 因此原则上是在先稳定住循环流化床运行工况的前提下, 再考虑所带负荷的调节。床温的控制目标是850～950℃, 只要平稳, 无须控制在一定值。区别于一般的单一控制料床温度, 这里引入了炉膛出口温度。料床温度和炉膛出口温度基本上能反应炉膛温度的分布, 且炉膛出口温度响应大大超前于料床温度。烟气氧含量能快速预报堵煤等意外情况的发生。控制规则库则体现了需要总结整定的控制规律。

图1中控制规则库1为主要的床温控制规则, 料床温度和炉膛出口温度及其变化量经过模糊化以后通过规则库1的运算给出控制量大小去控制给煤、一次风、二次风、二次返料。控制规则库2为主汽压力调节规则。

燃烧优化系统是将一系列代表锅炉燃烧工况的参数 (如烟气氧量、排烟温度、烟气排放物等) , 作为系统的输入数据, 当系统取得这些样本数据后, 建立锅炉燃烧特性模型, 并经过软件分析, 给运行人员一个优化燃烧的操作指导, 运行人员根据这些操作指导进行手动操作, 或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。

研究实践就是在借鉴国内外研究成果, 在其他流化床锅炉自动控制技术积累的基础上, 实现煤泥流化床锅炉燃烧自动控制以及燃烧优化。

3.2 实践实现的内容

主要包括锅炉燃烧自动控制方案设计、煤泥流量计量与控制方法方式设计以及锅炉效率计算方案设计。实现了以下控制环节:

汽水系统的控制汽水系统包括汽包水位的控制和过热蒸汽温度的控制;燃烧负荷控制;送风系统的控制;引风系统的控制等;煤泥流量测量方法与控制方案 (煤泥燃料计量方法及控制方案是实现锅炉自控的关键之一) ;煤泥流化床锅炉在线计算与操作指导。

4 节能效果

通过对煤泥泵送煤泥量的准确计量实现了煤泥流化床锅炉的燃烧自控, 填补了国内同类锅炉运行的技术空白。

通过锅炉热效率在线计算用于指导锅炉优化运行使锅炉得以高效稳定运行, 达到了节能减排和电厂对标管理的要求, 并实现以下自控指标:自动投入率由原来的不足30%提高到85%;实现燃烧、给水、炉膛负压、床温自动控制, 系统不均匀度明显降低。其中在锅炉负荷变化不超过5%的情况下, 锅炉汽包水位控制在设定值附近±10mm内;在锅炉负荷变化不超过3%的情况下, 过热蒸汽温度控制在设定值±5℃内;在锅炉负荷变化不超过3%的情况下, 汽包压力控制在设定值±0.05MPa内。年节约燃料费及电费共173.2万元。

5 结语

工业锅炉节能控制 篇10

本设计采用的PLC是西门子S7-200的CPU226型号, 采用了5个指示灯来显示系统的运行状态和报警显示, 分别是运行灯HL1, 停止灯HL2, 水位上限报警灯HL3, 水位下限报警灯HL4和防冻报警灯HL5;并且用三个PT-100温度传感器用来检测集热器出口温度T1、保温桶温度T2和锅炉温度T3。一个浮球液位传感器来检测保温桶的水位。传感器检测信号为4~20m A的模拟信号, 经过EM231模拟量输入模块处理后输入PLC对系统进行控制。通过若干电磁阀、水泵和报警器对系统进行控制。

二、设计程序流程图

1) 主程序流程图。主程序流程图如图1所示。

2) 系统程序执行的说明与解释

主程序为系统程序的总体构架, 当PLC为RUN状态下时, 程序开始, I0.0和I0.1分别控制系统的启动与停止, 而Q0.4和Q0.5分别对应系统的启动指示灯与停止指示灯, 启动后调用数据采集处理子程序, 对由EM231模块采集到的信号进行处理运算, 得出相应的温度值与液位百分值, 为程序控制做准备, I0.2选择系统的手/自动状态, I0.2接通则为手动状态, 则主程序自动调用手动子程序, 系统进入手动状态, 当I0.2关断时, 则系统不调用手动子程序, 自动进入自动状态, 执行自动状态的下一程序环节, 分别调用定温上水子程序、温差循环子程序、和锅炉辅助子程序, 执行完子程序的调用后, 进入水位保护环节, 保温桶的水位值经过数据采集处理子程序的运算后存放在VW70中, 当VW70中的值小于下限水位10%时, 延时10秒后太阳能供热水阀断开, 以之对应的Q1.2置0关断, 直到VW70中的值恢复到特定水位50%且温度值在正常范围时, 太阳能系统恢复供水, Q1.2重新置1接通, 最后进入防冻保护环节, VW20中存放着集热器的温度值, 当VW20中的值小于防冻临界值4℃时, 延时5秒后, 开启防冻排水泵, 与之对应的Q0.3接通, 温度上升后关闭, 接着调用报警子程序后主程序结束返回。

I0.3控制系统的集热器上水阀Q0.0、I0.7控制防冻排水泵Q0.3、I0.4控制温差循环阀Q0.1和循环泵Q0.2、I0.5控制锅炉电加热器Q1.1、I1.0控制太阳能供水阀Q1.2、I1.1控制锅炉供水阀Q1.3。最后调用报警子程序后结束返回。

报警子程序分为保温桶水位上限报警、水位下限报警和集热器防冻报警。当VW70中的水位值高于上限水位85%时, 延时10秒后水位上线报警启动;当VW70中的水位值低于下限水位警戒值15%时, 延时10秒后水位下限报警启动;当VW20中存放的集热器温度值小于防冻警戒值6℃时, 延时10秒后防冻报警启动。当报警启动后, 相应的报警灯和公用的报警器就启动, 反之则停止。

当VW20中存放的集热器温度值大于50℃时, 延时10秒后上水电磁阀Q0.0启动, 直到VW20的值小于40℃时, 延时10秒后上水电磁阀Q0.0关闭。不断重复。

VW80中存放着集热器与保温桶的温差值, 当VW80中的温差值大于8℃时, 延时5秒后启动温差循环, Q0.1和Q0.2置1开通;当VW80中的温差值小于2℃时, 延时10秒后温差循环停止, Q0.1和Q0.2置0关断, 结束返回。

数据采集处理程序负责把温度传感器送入EM231模拟量输入模块经过模数转换后的数字量 (6400~32000) 进行处理运算, 运算后得出集热器出口水温值T1、保温桶水温值、锅炉水温值、保温桶水位值和温差值, 其中温度值的单位为℃, 水位的单位为%, 具体转换过程在梯形图中按照主程序处理原则进行计算。

主程序的水位保护和防冻保护部分;定温上水子程序、温差循环子程序、锅炉辅助子程序和报警子程序都是带有定时器的延时程序, 其中主程序的防冻保护部分和温差循环子程序中的是5秒延时, 当太阳能集热器温度低于防冻临界值, 也就是4℃的时候, 防冻动作延时启动, 延时5秒后防冻排水泵才开启, 在延时时间段内如果温度恢复, 又高于防冻临界值, 则防冻动作取消, 防冻排水泵不启动, 等待下一个动作信号的来临再次延时, 直到延时到达后温度还不恢复防冻排水泵才启动;温差循环也是如此, 当温差达到8℃以上时, 延时5S后才启动温差循环, 延时时段内温差不再高于8℃则取消温差循环当温差2℃以内时, 延时5秒后温差循环停止, 延时时段内温差又高于2℃以上, 温差循环则不停止;定温上水子程序中, 当温度高于50℃时, 延时10S后启动开启上水电磁阀, 向太阳能集热器供冷水, 在延时时段内温度降低到50℃一下, 延时停止, 则上水电磁阀不启动, 其他各子程序也如此延时动作, 防止个动作在动作值附近频繁动作, 提高系统稳定性。

本设计的程序设计还需要做出一些说明, 在符号表窗口中将本设计程序所需要的各符号各自定义说明后, 进入程序编写窗口进行梯形图的绘制。首先, 使PLC在RUN状态, 则系统程序开始, STOP状态则系统不开始, 下一步为系统的启动与停止, 在系统初始化后进入数据采集处理程序, 数据采集处理程序的具体方法已在前面做出详细的介绍, 下面介绍其编程方法。在符号表窗口中将本设计程序所需要的各符号各自定义说明后, 进入程序编写窗口进行梯形图的绘制。进入数据采采集处理环节, 由PT100温度传感器和浮球液位传感器采集到的反应各单位温度和保温桶水位的 (4~20m A) 模拟量经过EM231模拟量输入模块处理后转化为6400~32000的数字量, 存放在AIW0、AIW2、AIW4和AIW6中, 按照前面所介绍的方法和公式进行计算。首先运用整数减法指令SUB_I把 (AIW0-6400) 、 (AIW2-6400) 、 (AIW4-6400) 和 (AIW6-6400) 的计算结果分别存放在VW10、VW30、VW50和VW72中, 再运用整数除法指令DIV_I把VW10÷256、VW30÷256、VW50÷256和VW72÷256的计算结果分别存放于VW20、VW40、VW60和VW70中, 最后再运用整数减法指令SUB_I把VW20-VW40的计算结果存放于VW80中, 这样, VW20、VW40、VW60、VW70、VW80中存放的数分别是集热器温度值T1、保温桶温度值T2、锅炉温度值T3、保温桶水位百分值H和温差值△T。