熱載體加熱爐結構與供熱循環系統智能化控制的應用研究*

汪　琦　俞紅嘯　張慧芬

（上海熱油爐設計開發中心）

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熱載體加熱爐結構與供熱循環系統智能化控制的應用研究*

汪琦**俞紅嘯張慧芬

（上海熱油爐設計開發中心）

摘要首先，介紹了導熱油爐和熔鹽爐的結構型式與自動控制。然后，討論了導熱油供熱循環系統與熔鹽供熱循環系統的智能化控制，分析了太陽能光熱發電中熔鹽循環系統和電伴熱裝置的計算機自動控制，研究了熔鹽反應堆核能發電中熔鹽循環系統的計算機自動控制。最后，探討了熱能工廠生物質燃燒過程的自動化控制，總結了熱能工廠的一次、二次循環供熱回路的智能化控制。

關鍵詞導熱油爐熔鹽爐供熱循環系統智能化控制光熱熔鹽發電生物質能源

核能熱能工廠

*該論文參加了2015中國（上海）國際化工裝備技術創新研討會的交流。

**汪琦，男，1961年生，碩士，高級工程師。上海市，200042。

0　前言

熱載體加熱爐采用熱載體（導熱油或熔鹽）作為傳輸熱能的中間載體。爐內燃料燃燒產生熱能，通過熱載體加熱爐的受熱面把熱能傳遞給熱載體，使熱載體被加熱到一定的溫度，再通過循環泵將熱載體中的熱能輸送給用熱設備。釋放熱能后的低溫熱載體又返回熱載體加熱爐中重新被加熱。這樣周而復始，達到熱載體加熱爐向外界供熱的目的。

供熱循環系統智能化控制是根據用熱設備的用熱要求，來自動調節加熱爐內熱載體的出口溫度和出口壓力等參數，同時在運行過程中，在線監測運行狀態，當狀態參數出現超限或運行狀態異常時，即報警直至停爐保護。供熱循環系統智能化控制可保護熱載體加熱爐與供熱循環系統運行的安全性，并且提高經濟性和使用壽命。

1導熱油爐和熔鹽爐的結構型式

熱載體加熱爐是以燃煤、燃油、燃氣、電加熱為燃料，以熱載體（導熱油或熔鹽）為傳熱介質，利用循環泵強制熱載體進行液相循環，將熱能輸送給用熱設備，然后熱載體再返回加熱爐重新加熱。

1.1燃煤臥式方箱型導熱油爐

燃煤臥式方箱型導熱油爐的爐膛輻射受熱面是由螺旋上升的方形盤管組成的，管子與管子之間為密排布置。方形盤管后墻既作輻射受熱面，又作隔煙墻。后墻的上部密排管向后拉升，形成爐膛出煙窗，高溫煙氣從出煙窗進入對流受熱面區。對流受熱面由兩組蛇形管片組成。方形盤管螺旋上升至上部后，從前墻位置分散水平向后引至尾部，組成頂棚管。水平布置的頂棚管組之間通過前、后集箱串聯[1]。

燃煤臥式方箱型導熱油爐的盤管結構將爐膛四周方形盤管作為單一循環回路，該循環回路由若干根管子并聯而成，故循環回路比較簡單。但由于方形盤管的管程較長，為了減少管間的流量偏差與熱偏差，同一回程的并聯管應盡量做到管子的結構特性（如長度、彎頭數等）接近。方箱型盤管結構內導熱油流向采用“下進上出”的方式，故有利于管內導熱油的脫水排氣。

1.2燃煤管架式導熱油爐

燃煤管架式導熱油爐的結構是通過受熱面管及集箱互相連接構成整體支撐框架。管架式導熱油爐受壓元件包括門形管、頂棚管、蛇形管片等部件。門形管、蛇形管片的兩端與布置于爐體兩側的下集箱連接，頂棚管從前集箱經前墻并通過爐體頂部引至后端上集箱，既作受熱面，又起到支撐頂部爐墻的作用，故頂棚管需要一定的剛度，并能進行適當的吊掛。

燃煤管架式導熱油爐的受熱面是由門形管、頂棚管組成的輻射受熱面，蛇形管片組成的對流受熱面，以及尾部空氣預熱器三部分構成的。燃煤燃燒產生的火焰經爐膛輻射放熱后，高溫煙氣從爐膛后墻上部出煙窗，并引出向下沖刷高溫段蛇形管組，煙氣在下部空間進行爐內慣性除塵后，再向上沖刷低溫段蛇形管組，最后經空氣預熱器后從煙囪排出。管架式導熱油爐，如果通過改變燃燒設備或燃燒方式，除燃煤外也可燃用如木柴、砂光粉、稻殼等其它生物質燃料，或幾種燃料混燒。

1.3燃油燃氣立式圓筒型熔鹽爐

燃油燃氣立式圓筒型熔鹽爐可按不同的分類方法分類：根據燃燒器的布置形式可分為立式頂燃式、立式底燃式；根據圓形盤管的固定形式可分為上部吊掛式、下部支撐式；根據盤管層數及煙氣流程可分為兩層盤管三回程煙氣、三層盤管四回程煙氣等形式[2]。

（1）立式頂燃吊掛式熔鹽爐

該熔鹽爐采用圓筒螺旋盤管結構，其受熱面由內、外兩層螺旋盤管及頂盤管（與內層盤管串聯）組成，燃燒器置于爐頂中心。高溫煙氣由上而下與頂盤管、內層盤管和外層盤管下部輻射換熱后，再從內層盤管底部由下而上進入由內、外兩層盤管所構成的第一對流換熱區。在第一對流換熱區換熱后從外層盤管上部進入外層盤管與殼體所構成的第二對流換熱區。在第二對流換熱區，煙氣由上而下流動，而熔鹽則由下而上流動，構成逆向對流換熱，換熱效果顯著。最終，換熱后煙氣由殼體下部排煙口排出。熔鹽由下聯箱進入爐體，在爐內吸收熱量后，從上聯箱排出。爐管支承形式：外盤管支承在爐底支架上，可向上自由膨脹；內盤管和頂盤管由吊掛裝置吊掛在殼體上，可向下自由膨脹；內盤管上端部與爐頂小蓋之間保持相對靜止，可有效地保證煙氣密封及降低爐頂外部溫度。

（2）立式頂燃支撐式熔鹽爐

該爐型的結構以及煙氣和熔鹽的流程基本類似于立式頂燃吊掛式熔鹽爐。其最大的不同之處在于爐管的支承形式：內盤管與外盤管均支承在爐底支架上，可向上自由膨脹；高溫運行時內盤管上端部與爐頂小蓋之間有相對位移，因此采用耐熱纖維氈來有效地保證煙氣密封。

（3）立式底燃支撐式熔鹽爐

采用圓筒螺旋盤管結構，其受熱面由內、外兩層螺旋盤管及頂盤管（與外層盤管串聯）組成，燃燒器置于爐底中心。高溫煙氣由下而上與內層盤管、頂盤管和外層盤管的上部輻射換熱后，再從內層盤管頂部由上而下進入由內、外兩層盤管所構成的第一對流換熱區。在第一對流換熱區經換熱后從外層盤管下部進入外盤管與殼體所構成的第二對流換熱區。在第二對流換熱區，煙氣由下而上流動，而熔鹽也為由下而上流動，構成順向對流換熱，換熱效果與逆向對流換熱相比相對較差些。最終，換熱后煙氣由殼體上部排煙口排出。熔鹽由下聯箱進入爐體，在爐內吸收熱量后，從上聯箱排出。爐管支承形式：內盤管、外盤管均支承在爐底支架上，可向上自由膨脹。

立式底燃支撐式熔鹽爐其受熱面若由內、中、外三層螺旋盤管及頂盤管（與中層盤管串聯）組成，煙氣流程為三層四回程。三層盤管與二層盤管相比，增加了第三對流換熱區。在第三對流換熱區，煙氣由上而下流動，而熔鹽則由下而上流動，構成逆向對流換熱，換熱效果顯著。最終，換熱后煙氣由殼體下部排煙口排出。由于煙氣多經過一個回程，煙氣阻力增大，爐體內正壓提高，因此必須加大鼓風機功率及壓頭。但這樣也易引起爐體局部漏煙。

2導熱油爐和供熱循環系統的自動控制與智能化控制

導熱油爐是以導熱油在加熱爐的出口溫度和出口壓力作為控制參量的，這些參量用以控制調節燃燒。但由于燃料的不同和導熱油的氣液相不同，控制調節的對象和側重點是不同的[3]。

2.1燃煤、燃油、燃氣、電加熱爐的控制調節

對燃煤導熱油爐是通過對引風機和鼓風機風量的調節以及爐排運行速度的調節來控制燃燒的；對燃油、燃氣導熱油爐是通過調節空氣量和燃料輸入閥門開關以及閥門開度來控制燃燃的；對電加熱爐是以電加熱元件的投入運行量或切斷運行量來控制加熱的。

液相導熱油爐注重導熱油溫度的控制和調節，要有流量檢測和控制保護，通常采用檢測進出口壓差來反映流量的變化；而氣相導熱油爐則更關注爐內壓力與液位的控制，要有壓力與液位的檢測和控制保護。

2.2供熱循環系統的自動控制

供熱循環系統的自動控制分為兩大部分：動力控制部分和儀表顯示控制部分。

動力控制部分在管路系統上主要控制注油泵、循環油泵。對于加熱爐，有不同的控制要求：對燃煤導熱油爐，主要是控制引風機、鼓風機、爐排以及出渣機等；對燃油燃氣導熱油爐，主要是控制燃燒器風機、輸送燃油泵或輸送燃氣調節閥等；對電加熱導熱油爐，主要是控制接觸器、固態繼電器的運行，以決定電加熱元件的投入量。

儀表顯示控制部分分為就地顯示儀表和遠傳集中顯示控制儀表。對系統運行過程中的一系列過程量參數如壓力、溫度、液位等，一般都需要有現場顯示儀表。同時，由于自動控制運行的要求以及操作和管理的需要，控制系統需要將一些運行過程中的參數集中到控制中心，并對數據進行分析整理，然后根據控制要求輸出到現場設備，以控制設備運行。

2.3導熱油爐和供熱循環系統的報警保護

自動控制調節是保證導熱油爐的輸出熱量能夠滿足用熱設備要求，同時使供熱循環系統在良好的工況下安全運行。而報警保護則是在運行過程中檢測運行數據和設備運行狀況，如發現運行參數超限或發現設備運行狀態異常、有故障，即報警以至停爐保護。

（1）液位控制和報警保護

①高位膨脹槽液位控制和報警保護。

②低位貯槽液位控制和報警保護。

③氣相導熱油爐鍋殼內液位控制和報警保護，極低液位停爐保護。

（2）壓力控制和報警保護

①出口壓力控制和報警保護。

②液相導熱油爐的進出口壓差報警保護。

（3）排煙溫度控制和報警保護

（4）循環油泵連鎖保護

循環油泵出現故障不能運行時，必須自動停爐，進行連鎖保護。

2.4導熱油爐和供熱循環系統的計算機控制系統

可編程邏輯控制器（PLC）的I/O接口模塊豐富，對于目前工業控制場合所使用的一次儀表、傳感器、變送器及執行機構都能找到相對應的接口模塊，而且它還具有強大的數據處理運算功能。在導熱油爐的PLC+PC控制系統中，PLC主要擔負著數據采集、數據分析運算、數據輸出以及控制設備和執行機構運行的功能。同時，PLC還可通過通訊口與上位工業控制計算機連接。上位工控機將PLC傳送來的數據信息，通過組態軟件組態，將控制系統設備模擬顯示在屏幕上。在工控機的屏幕上可以逼真地動態顯示導熱油爐的運行狀態，如燃燒火焰狀態、燃燒器風機運行、導熱油在管內的流動等。PLC采集到的經過運算處理的數據實時顯示在屏幕上。同時工控機充分發揮存儲設備龐大容量的優勢，將PLC傳送過來的數據存儲，建立歷史數據庫。它不僅可以定時采樣、儲存歷史數據，也可以隨機儲存控制系統給出的導熱油爐故障報警信息，記錄故障發生的時間、故障類型和故障消除時間等。在屏幕上可顯示報警提示、顯示報警點位置，以便及時發現解決。

3太陽能光熱發電中熔鹽循環系統

3.1太陽能光熱發電站

光熱熔鹽發電站采用熔融鹽儲罐來儲存太陽能，所以在沒有日照的時候依然可以持續發電。塔式光熱熔鹽發電站是采用中央接收塔和熔融鹽儲能技術的太陽能光熱發電站。它通過定日鏡將太陽熱輻射反射到置于高塔頂部的高溫熔鹽集熱器上，加熱后的熔融鹽可以在更高溫度下儲存熱量，通過熔鹽蒸汽發生器產生過熱蒸汽，驅動蒸汽渦輪發電機組發電。

槽式光熱發電站采用槽式集熱器進行太陽能反射，通過拋物面槽式反射鏡將太陽光聚焦到管狀的接收器上，將管內的導熱油加熱，其中一部分熱油進入導熱油蒸汽發生器產生蒸汽，推動蒸汽渦輪機發電。而槽式光熱熔鹽發電站也是采用熔融鹽儲罐來儲存太陽能的。白天光照好的時候，將一部分熱量儲存在另外一部分熱油加熱熔鹽中，這些熱能被儲存在高溫熔融鹽儲罐內，以便在夜晚或陰雨天釋放出來，通過熔融鹽加熱導熱油，再進入導熱油蒸氣發生器產生蒸汽，推動蒸汽渦輪機發電。

3.2熔鹽蓄熱儲能循環系統的設計開發

太陽能光熱熔鹽發電站采用冷熔鹽貯罐和熱熔鹽貯罐存放熔鹽。循環系統工作時，冷熔鹽貯罐內的熔融鹽經熔鹽泵被輸送到太陽能集熱器內，吸收熱能升溫后進入熱熔鹽貯罐中，隨后高溫熔融鹽從熱熔鹽貯罐流進熔鹽蒸汽發生器，加熱冷水產生過熱蒸汽，驅動蒸汽渦輪機運行發電。熔融鹽溫度降低后流回冷熔鹽貯罐。光熱發電熔鹽蓄熱儲能循環系統的工藝流程如圖1所示。該系統包括：聚光反射裝置、聚光吸熱器、冷熔鹽貯罐、熱熔鹽貯罐、熔鹽泵、熔鹽蒸汽發生器、熔鹽預熱器，熔鹽過熱器、熔鹽融化保溫裝置、熔鹽輸送管路預熱保溫裝置，還有熔鹽防凍、抗凍和解凍加熱裝置、熔鹽安全防泄漏裝置，以及配套輔機和閥門儀表、電控裝置等[4]。

圖1　光熱發電熔鹽蓄熱儲能循環系統的工藝流程

在光熱發電站的熔鹽蓄熱儲能循環系統的設計開發時，應當考慮配置多少規模大小（時間）的蓄熱儲能設備，才能達到經濟效益的最大化。首先，通過計算分析確定熔鹽存貯總量和系統循環流量，計算冷熔鹽貯罐和熱熔鹽貯罐的容積，同時設計相應的結構型式，繪制熔鹽循環系統的管路圖。然后，選擇熔鹽泵規格型號以及閥門儀表的規格型號，再設計計算熔鹽蒸汽發生器、熔鹽預熱器和熔鹽過熱器的結構尺寸。此外，為了確保熔鹽的使用安全，還應再配備相應的熔鹽安全防泄漏裝置，同時采用電伴熱系統防止熔鹽凝固，避免造成管路的堵塞現象。

3.3電伴熱裝置計算機自動控制、監測、操作系統

光熱熔鹽發電站中通常采用電伴熱裝置，而在電伴熱系統設計中選用的設備一般為發熱電纜。發熱電纜是以電力為能源，利用合金電阻絲通電發熱，與被保溫熔鹽進行換熱來達到保溫的效果。在光熱發電站的設計開發時，應根據熔鹽管道和熔鹽貯罐的位置及結構，進行電伴熱裝置的設計，設計的主要目標是以最小化投資額和最小化耗電量來實現最優化熔鹽保溫效果。

電伴熱裝置的設計方案確定后，就可開始在光熱發電站的熔鹽管道和熔鹽貯罐周圍鋪設發熱電纜，同時安裝DCS控制系統。DCS控制系統與發熱電纜相互連接，以實現對各部位的溫度監控，并配備相關的溫度檢測設備。當某處溫度降至設定的溫度點時，溫度檢測設備將發出信號，電伴熱系統立刻啟動運行，將其進行加熱以保證熔鹽不會凝固。另外，還采用網絡監測系統，可以實現對系統的整體進行遠程溫度監測和控制，并可以與操作人員的移動電腦進行互聯，實現遠程操作。整個系統看起來就像是一個移動互聯網絡系統，可方便地隨時隨地對光熱發電站系統的溫度進行監控和調整。

4熔鹽反應堆核能發電中熔鹽循環系統

4.1釷基熔鹽反應堆核能發電站

釷基熔鹽反應堆就是以釷作為核燃料，以液態氟化鹽作為冷卻劑，以石墨作為中心慢化劑的核反應堆。美國橡樹嶺國家實驗室1965年建成的一座8 MW實驗堆，其運行溫度為650℃，采用液態氟化鹽燃料作為堆芯燃料。整個堆芯置于反應堆容器內。反應堆容器高約2350 mm，直徑約為1500 mm，容器內主要為裝載燃料和石墨慢化劑棒的活性區。燃料成分為LiF—BeF2—ZrF4—ThF4—UF4，其中7Li的富集度為99.992 6％。石墨慢化劑棒長1600 mm，邊長50.8 mm，其4個側面含U形孔道，與相鄰石墨棒面上的U形孔道拼接成熔鹽燃料通道，整個活性區直徑約為1400 mm。活性區外層為約10 mm厚的堆芯罐。堆芯罐和反應堆容器之間流動的燃料起冷卻作用，稱為熱交換燃料鹽。熔鹽燃料從燃料入口流進反應堆容器與堆芯罐之間，隨后流至反應堆容器底部，在容器底部由防渦流葉片引導向上流入燃料通道，最后經反應堆容器頂部流入燃料出口管道，流速為1.514 m3/min。由于氟化鹽的沸點為1400℃，所以熔鹽循環系統可在較低的壓力下進行循環運轉，從而具有高溫低壓能量輸送回路的顯著優勢。此外，釷基熔鹽反應堆還是一種無核泄漏危險的反應堆。

小型的釷基熔鹽反應堆核能發電站額定功率為2 MW，大型的額定功率超過3500 MW。此外，它還可以設計成潛艇或飛行器上所使用的小型尺寸動力設備，并且能夠維持很長時間的運行。

4.2熔鹽循環系統的設計開發

熔鹽反應堆內熔鹽循環系統如圖2所示。熔鹽循環系統工作時，反應堆內的燃料鹽（LiF—BeF2—ThF4—UF4）吸收核能升溫后，經燃料鹽循環泵（一次泵）被輸送到熔鹽熱交換器內，放出熱量后燃料鹽溫度降低，再返回熔鹽反應堆內吸收熱量。該燃料鹽循環系統稱為一次循環系統，但是一次循環系統帶有核輻射。熔鹽冷卻循環系統稱為二次循環系統，該循環系統中冷卻鹽（NaBF4—NaF）在熔鹽熱交換器內吸收熱量升溫后，進入熔鹽蒸汽發生器內加熱蒸汽，高溫的蒸汽驅動渦輪機運行發電，冷卻后的蒸汽返回熔鹽蒸汽發生器內再吸收熱量。冷卻鹽溫度降低后，經熔鹽冷卻循環泵（二次泵）被輸送到熔鹽熱交換器內，繼續吸收熱量，二次循環系統沒有核輻射。上述過程不斷循環，構成了燃料鹽循環系統和冷卻鹽循環系統。當運行停止時，燃料鹽應排放到燃料鹽貯罐內，而冷卻鹽應排放到冷卻鹽貯罐內[5]。

圖2　熔鹽反應堆內熔鹽循環系統的工藝流程

熔鹽反應堆內熔鹽循環系統包括下列設備：熔鹽反應堆、燃料鹽貯罐、冷卻鹽貯罐、應急熔鹽儲存罐、熔鹽熱交換器、熔鹽蒸汽發生器、燃料鹽循環泵（一次泵）、冷卻鹽循環泵（二次泵）、蒸汽渦輪發電機、熔鹽融化保溫裝置、熔鹽輸送管路預熱保溫裝置，還有熔鹽防凍抗凍和解凍裝置、熔鹽冷凍易熔塞裝置、熔鹽在線凈化后處理裝置、熔鹽安全防泄漏裝置，以及配套輔機、閥門儀表、電控裝置和計算機自動控制、監測、操作系統等。

4.3計算機自動控制、監測、操作系統

計算機自動控制系統可以根據發電機組的要求，自動調節熔鹽反應堆內高溫熔融鹽的出口溫度、出口壓力、進出口溫差、進出口壓差、出口熔鹽流速、熔鹽流量等運行參數，并且能夠準確顯示、測量、記錄過程參數的變化。同時，在運行過程中，還可在線監測運行狀態和參數。當運行參數出現超限或運行狀態異常時，計算機自動控制系統將發出聲光報警，設備部件執行某種動作進行保護，甚至執行停止運行的保護。

當PLC配備上人機界面時，就能實現人與PLC間的數據信息交流。目前液晶顯示的觸摸屏作為一種同時具備輸入和輸出功能的設備得到廣泛應用。液晶顯示的觸摸屏能動畫顯示設備的運行狀態，動態顯示PLC傳送過來的數據信息；同時它還可在液晶屏上直接用手按動顯示的鍵盤輸入數據到PLC中，實現人機對話。采用計算機智能化控制，可將熔鹽反應堆的啟動和運行過程始終置于監控中，將熔鹽循環系統中熔融鹽的溫度、壓力、溫差、壓差、流速和流量通過人機界面動態地呈現出來，并使界面顯示的高溫熔融鹽運動速率與流量計測定的熔鹽流量相關聯。同時，還可對高溫熔融鹽進行流量檢測和控制保護，并對熔鹽一次、二次循環泵的轉動運行情況進行監控和保護，如果發生不正常的狀況，即報警保護，直至停止運行保護。

5燃生物質熱能工廠的智能化控制

5.1熱能工廠（熱能中心）的生產工藝過程

本章以人造板行業燃生物質熱能工廠為例來加以闡述。人造板行業的熱能工廠（熱能中心）采用生物質能源，使用砂光粉、鋸邊料、廢木頭、樹皮、廢木質纖維等作為燃料，提供整個人造板生產工藝過程所需要的熱源，從而達到環保與節能的效果[6]。

該熱能工廠的生產工藝流程如圖3所示。熱能工廠燃燒產生的高溫煙氣，在引風機作用下分別被分配到蒸汽鍋爐和熱油爐，另一路煙風經系統風管和除塵器直接進入混合器。蒸汽鍋爐產生的蒸汽經過分汽缸，再分別送到熱磨工段和制膠工段。熱能工廠中的導熱油經熱油爐和生物質燃燒爐加熱后，一路送到熱壓機工段的導熱油二次循環系統，另一路送到油氣換熱器加熱空氣，用于干燥風的調溫。而流經蒸汽鍋爐和導熱油爐的煙風與直通風道的煙氣在混合器中匯合，然后與換熱器輸出的熱風再次混合，生成溫度適當的熱風，供給纖維干燥工段。

圖3　熱能工廠的生產工藝流程

5.2熱能工廠的生物質燃燒過程的自動化控制

該熱能工廠是把人造板加工行業的廢料砂光粉、鋸木屑等送入燃燒爐，砂光粉焚燒產生的高溫煙氣成為導熱油爐的加熱源。因此要控制導熱油爐的出油溫度，就應該控制高溫煙氣的溫度。而要控制高溫煙氣的溫度，就必須控制砂光粉燃燒爐的燃燒，即調節引風機、鼓風機、往復爐排、砂光粉輸送量。生物質燃燒爐的結構如圖4所示。

圖4　生物質燃燒爐的結構

熱能工廠的供熱系統采用全自動化操作運行。該系統設置組合風門，用于調整生物質燃燒爐的一次進風、二次助燃進風和各個風道的風量與溫度。應急情況下可以打開煙囪風門排放熱風，確保生物質燃燒爐及設備安全。運行時通過調節生物質燃燒爐的燃燒量和控制蒸汽、導熱油、干燥熱風三個子系統的熱量平衡，來滿足中、高密度板生產線各部分的用熱需要。可在計算機上動態顯示各項運行數據，系統的操作簡單方便。

該熱能工廠的熱效率可達到95％以上，生物質廢料燃燒消耗和中、高密度板生產同步平衡。燃燒裝置采用往復爐排并與變頻噴燃相結合。供熱系統采用統一供應蒸汽、導熱油、干燥熱風的熱能綜合應用模式。操作管理上采用智能化電腦控制。

5.3熱能工廠一次、二次循環供熱回路智能化控制

人造板加工行業的熱壓機在生產過程中要吸收很多熱量，并且對熱壓機的板面溫度及其均勻性有嚴格的要求。如果直接將導熱油爐的輸出熱油與熱壓機相連接，在額定流量下，用熱設備和導熱油爐的進出口溫差波動會很大，無法滿足生產工藝要求。為此在總熱出力不變的條件下，設計了具有大流量、小溫差特性的二次循環供熱回路，配置多套循環泵和三通調節閥，通過熱壓機的對應層板構成多個二次循環回路。當熱壓機吸熱時，自動控制系統使三通閥直通開大、旁通關小，導熱油爐輸出的高溫導熱油將有一個增加量補充到熱壓機臺板面，而經熱壓機臺板面流出的低溫導熱油也以相同份額返回導熱油爐，各回路的流量不變。但在調節閥的作用下改變了高溫導熱油和低溫導熱油的混合比率，使熱壓機臺板面獲得所需的熱量。由于在各個二次循環供熱回路中配置了導熱油循環油泵用于強制循環，各個二次循環流量的總和要大于導熱油主循環流量，在同比熱交換下，溫差趨于減小，從而達到了向熱壓機臺板面平衡傳送熱量的目的。

熱能工廠的智能化控制可使砂光粉燃燒爐和用熱設備的工作更加合理，供熱循環系統的運行更加可靠，并且具有更高的控制質量和性價比。采用合適的一次循環供熱回路和二次循環供熱回路，并配以智能化的運算處理邏輯、靈活的軟硬件組態形式，不僅能滿足一般生產用熱需要，而且更能適用于多回路、多階段、溫控要求高、動作頻繁以及周期性或間歇性加熱、冷卻的復雜生產工藝條件。實際應用表明，熱壓機的壓板溫度超調量動態小于2℃，穩態精度優于0.7℃，板面溫差小于1％，這樣就保證了熱壓機臺板面處于恒溫加熱的工況，從而滿足了中、高密度板加工生產的質量要求。

6　結束語

隨著自動控制技術和計算機技術的發展，在熱載體加熱爐和供熱循環系統領域，其自動控制和智能化控制的水平也有了很大提高。電子技術和計算機技術在這一領域的廣泛應用，使得熱載體加熱爐在穩定輸出參數、保障設備安全、降低操作者勞動強度和維持經濟燃燒等方面有了很大的完善和提高。

目前熱載體加熱爐和供熱循環系統的智能化控制水平，正向著高可靠性、全自動、數據在線遠程監控、友好的人性化人機界面等諸多新技術方向發展。熱載體加熱爐控制系統與上位控制計算機通過網絡連接。上位計算機配備陰極射線管圖形顯示技術、大容量存儲設備以及打印設備等構成操作工作站，采集熱載體加熱爐燃燒工況數據和熱載體流動工況數據，并通過這些數據對熱載體加熱爐的運行狀態進行遠程監控。同時，還可通過采集熱載體加熱爐控制系統的上傳數據，監測、分析和管理數據信息，根據管理層要求下達命令，改變運行設置參數，顯示、記錄歷史數據和故障信息，查找故障原因。

當下，“互聯網+”風頭正勁，以信息化、自動化、智能化為突破口的“中國制造2025”將實現制造業的升級。計算機和網絡技術的飛速發展，也引起了熱載體加熱爐和供熱循環系統自動化控制技術的創新，即現場總線控制系統正越來越受到設備制造廠家與生產用戶的關注。現場總線控制系統的出現，將給熱載體加熱爐與供熱循環系統的智能化控制水平帶來一次技術飛躍，從而開創“互聯網+熱載體加熱技術+智能化工廠”的新紀元。

參考文獻

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[3]汪琦，俞紅嘯，蔣偉忠，等.載熱體加熱爐計算機控制技術[J].化工裝備技術，2012，33（2）：49-51.

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[5]汪琦，俞紅嘯，張慧芬.熔鹽反應堆核能發電中熔鹽循環系統的研究[J].化工裝備技術，2015，36（4）：6-9.

[6]汪琦，俞紅嘯，張慧芬.燃生物質固硫型煤導熱油爐的設計開發[J].化工裝備技術，2014，35（6）：4-7.

Research on Structure of Heat Carrier Furnace and Application Analysis of Intelligent Control of Heat-supply Circulation System

Wang Qi Yu Hongxiao Zhang Huifen

Abstract：First of all,the structures and automatic control mode of the heat-conducting oil furnace and molten salt furnace are introduced.Secondly,the intelligent control of the thermal oil and molten salt heat-supply circulation systems are discussed while the computer automatic control of the molten salt circulation system and electric heat tracing installation in the solar-thermal power generation is analyzed.Moreover,the computer automatic control of the molten salt circulation system in the nuclear electricity generation of the molten salt reactor is studied.At last,the automatic control of the biomass combustion system of the thermal plant is discussed.All in all,the intelligent control of the first and second circulation heating circuit of the thermal plant are summarized.

Key words：Heat-conducting oil furnace; Molten salt furnace; Heat-supply circulation system; Intelligent control; Solar-thermal molten salt power generation; Biomass energy; Nuclear energy; Thermal plant

收稿日期：（2015-09-20）

中圖分類號TQ 054

DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.04.007