1、浅议锅炉房自动化控制及节能措施摘 要：随着现代化工业的飞速发展，对能源利用率的要求越来越高，作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉，其控制和管理随之要求越来越高。目前，我国燃烧供热所用的锅炉的燃烧效率还相当低，而且也使得锅炉的燃烧不充分，而造成大气污染加重，所以这就迫切要求我们的锅炉技术得到提高，实现热效率高、节能、环保、安全的锅炉控制系统。 关键词：锅炉房；自动化控制；节能 中图分类号：TU832.2+1 文献标识码：A 锅炉自动控制的现状 锅炉的自动控制经历了三、四十年代单参数仪表控制，四、五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制，直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。尤其是近
2、一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的飞速发展，加之计算机各种性能的不断增强，价格的大幅度下降，使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。 在大型企业中，过程控制计算机正成为一种把控制和管理融为一体的综合自动化系统。自动化技术，信息技术和各种工业生产技术的基础上，通过计算机系统将工厂全部生产活动所需的信息和各种分散的自动化系统有机的集成起来，形成一个能适应生产环境不确定性和市场需求多变性总体最优的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统，现已成当前控制领域的一个重要研究方向。在控制技术方面，近年来，为了获得更好的控制性能，把基于数学模型的控制技术和基于经验知识的控制技术相结合的集成控制技术受
3、到了重视，获得了较广泛的研究。 因此，锅炉的自动控制当前正朝着多学科结合的计算机技术的应用，管理控制一体化的趋势发展。 锅炉房自动控制系统分析 热水锅炉房自动控制系统由现场控制站（DCS 站） ，操作员站和工程师站（计算机管理）及后备仪表操作四大部分组成。主要用于锅炉和辖区公用部分以及换热站的系统控制，操作人员通过现场控制站DCS及计算机系统对锅 炉系统和辖区系统以及换热站的生产过程进行集中监视和操作。 热水锅炉房控制系统主要功能包括：锅炉出水温度控制、锅炉燃烧控制、炉膛负 压控制、循环水流量自动控制、自动补水控制、换热站温度控制等。各种热工参数、电气参数、管理参数的采集和监视，并将必要的信息
4、送至管理站。 锅炉控制系统的硬件配置，功能较好首推可编程序控制器 PLC，适合于多台大型锅炉控制，由于 PLC 具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能，所以抗干扰能力强，能置于环境恶劣的工业现场中，故障率低。PLC 编程简单，易于通信和联网，多台 PLC 进行链接及与计算机进行链接，实现一台计算机和若干台 PLC 构成分布式控制网络，另外使用 PLC 加上位机的控制系统具有很好的扩容性，如需要增加控制点或控制回路只需添加少量输入输出模块即可，为以后的控制系统升级改造和其他功能的添加打下良好基础，也为以后一机多炉控制系统等其他工厂级自动化网络打下良好基础。 图 1 工艺设备图 一般的锅炉结
5、构主要由以下几部分组成（见图 1）： （1）汽锅:由上下锅筒和沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而在管簇内发生自然循环流动，并逐渐汽化，产生的饱和蒸汽聚集在锅筒里面。为了得到干度比较大的饱和蒸汽，在上锅筒中还装有汽水分离设备，下锅筒作为连接沸水管之用，同时储存水和水垢。 （2）炉膛:是使燃料充分燃烧并放出热能的设备。燃料由传送设备直接送入炉内燃烧。所需的空气由鼓风机送入，燃尽的灰渣被炉排带到除灰口，入灰斗中。高温烟气依次经过各个受热面，将热量传递给水以后，由烟囱排到大气中。 （3）过热器：是将锅炉所产生的饱和蒸汽继续加热为合格蒸汽的换热器件，亦称为过热蒸汽换热器。 （4）省煤器：是利用烟气
6、预热锅炉的给水，以降低烟气温度的换热器件。省煤器由蛇形管组成。 （5）空气预热器:是继续利用离开省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的空气的换热器。通常，大、中型锅炉中均设有空气预热器。（6）引风设备:包括引风机、烟囱、烟道几部分，将锅炉中的烟气连续排出。 （7）送风设备:由送风机和风道组成，供应燃料燃烧所需要的空气。（8）给水设备:由给水泵和给水管组成。给水泵用来克服给水管路和省煤器的流动阻力和锅炉的压力，把水送入锅筒。 （9）水处理设备:用来清除水中杂质和降低给水硬度，防止锅炉受热面上结水垢或腐蚀锅炉，从而提高锅炉的经济性和安全性。 （10）燃料供给设备:由运煤设备、原煤仓和储煤斗等设备
7、组成，保证锅炉所需燃料的供应。 （11）除灰除尘设备:分别为收集锅炉灰渣并运往存灰场地及除去烟气中灰粒的设备，以减少对周围环境的污染。 图 2 锅炉工作流程示意图 由图 2 可以看出，燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽。然后经过热器，形成一定温度、压力的过热蒸汽，汇集至蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备调节阀供给生产负荷设备使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排入大气。 三、锅炉房系统节能降耗措施 1.锅炉房设备节能降耗技术 （1）锅炉煤斗改用分层给煤装置 分
8、层给煤装置主要是改进锅炉的给煤技术，一般是在落煤口安装给煤器，达到落煤输送和控制加煤量的目的，通过筛选装置将煤按粒度分档，使炉排上的煤按不同粒径范围有序地分成两层或三层，即将原煤中的块、末自下而上松散地分布在炉排上，以利于配风均匀、合理，提高燃烧效率，减少灰渣含碳量，可节煤 5%10% （2）燃煤油（气）锅炉加装余热回收节能装置 余热回收节能装置（余热节能器）是安装在燃油（气）锅炉给水泵与锅筒之间的利用尾部烟气加热给水的一种设备，其工作原理与燃煤锅炉中的省煤器基本相同。它有承压式和常压式两种，均能降低排烟热损失 （3）燃气锅炉选用冷凝式锅炉 冷凝式锅炉是指能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含的
9、气化潜热的锅炉。这类锅炉利用低温水将排烟温度降到很低，可至 5070，因此不仅烟气将显热传递给水或蒸汽，而且还将其中所含水蒸气冷凝后释放的气化潜热传递给它们，以供有效利用，冷凝式锅炉的热效率比传统的锅壳锅炉高 10%17%，不仅节能，而且在烟气中水蒸汽冷凝的同时，可以除去烟气中的有害物质，达到了提高热效率、减少污染的节能环保双重效应。冷凝式锅炉采用高性能的外壳保温和密封材料。 2.锅炉系统节能降耗技术 （1）锅炉房辅机系统的节能改造 泵和风机是锅炉房的主要辅机，也是锅炉房主要的耗电设备，其运行参数与锅炉房耗能且和热效率直接相关。泵和风机选型时都以额定负荷为依据，但在运行中给水量和风量均随锅炉负
10、荷而变化，采用变频调速技术，按负荷需求调节风量与水量，维持锅炉运行的最佳工况，即可节约燃煤，又可节约耗电量。为此应将泵和风机的手工制造或半自动控制改造为全自动控制。采用变频技术，泵和风机普遍可节电 30%40%。此外，炉排电机采用变频调速装置，也可根据需要控制炉排的速度，从而达到最佳燃烧工况，以提高锅炉的热效率，同时可减少一氧化碳、二氧化硫等的排放，以保护环境。 （图 3） 图 3 全自动变频控制燃烧系统流程图 （2）锅炉房热力管道系统的节能改造 不少在工业锅炉炉体、蒸汽管道及耗热设备裸露在空气中或只采取简易保温，大量热能在传输过程中散发。如对锅炉炉体、蒸汽管道及好热设备实施隔热，保温节能效果明显。 （3）要包括燃料的合理供应，锅炉、管网和用热设备的运行调度，管理人员、司炉人员的技锅炉房工质回收系统的节能改造。 蒸汽经过用热设备后生成的冷凝水水质好，且温度可达 60-100，但 90%以上在用工业锅炉的用户未对冷凝水进行回收，而当废水排掉。若对凝结水采用多区段过滤附加锅内加药法进行综合回收利用，不仅可以减轻水处理的负荷，节省水处理费用，同时还可提高给水温度，降低燃料耗量。 参考文献： 1唐永耀. 锅炉控制及 PLC 应用D. 合肥工业大学 2006 2王文标. 锅炉集成自动化系统的设计与应用D. 大连海事大学 2007
