物聯網監測技術推動工業鍋爐節能減排

李明月

摘 要：工業鍋爐物聯網監測系統能通過互聯網把使用單位鍋爐運行的安全數據和節能數據及時統一傳送到監測中心，及時掌握每臺鍋爐的運行狀態，同時發揮政府特種設備公共技術機構專家力量優勢，及時為那些運行異常的鍋爐提供診斷和處置方案。該系統能形成人機互補關系，減少鍋爐安全事故的同時，提高鍋爐燃燒效率，促進節能減排。

關鍵詞：工業鍋爐 物聯網 節能 監測

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0117-02

Abstract： The monitoring system of the industrial boiler can monitor the safety data and energy saving data of the industrial boiler to the monitoring center in time. It can master the operation state of each boiler in time， and disposal plan for the boiler which runs abnormally. The system can form a complementary relationship between man and machine， reduce boiler safety accidents， improve boiler combustion efficiency.

Key Words： Industrial boiler； Internet of things； Energy saving； Monitoring

工業鍋爐是我國重要的熱能動力設備，產量和使用數量均居世界首位。但工業鍋爐的整體發展水平在諸多方面與國際先進水平相比還存在一些差距。因此，國家大力倡導工業鍋爐安全與節能環保相結合的發展方式。在這一大背景下，將先進物聯網監測技術運用到高耗能的工業鍋爐領域，契合《特種設備安全法》節能環保的原則，不僅能夠保障我國工業鍋爐整體運行水平，而且能夠大力推進我國節能減排事業，具有充分的必要性和很強的現實意義。

1 項目實施必要性

工業鍋爐既是耗能大戶，也是污染大戶，工業鍋爐排放的煙氣是形成城市中主要大氣污染物PM2.5的主要排放源之一，是城市霧霾治理的重點方向。杭州市目前實際在用鍋爐總數為5 427臺，老舊、低效燃煤工業鍋爐比例高達50%以上，使得鍋爐總體熱效率偏低。據測算，杭州市燃煤鍋爐熱效率平均值為69%，低于國家最低目標值79%的要求達十個百分點；從數量上看，約有2 000臺鍋爐（占在用數37%）熱效率低于國家最低限定要求，其中熱效率低于國家最低限定要求的占70%以上。熱效率低帶來了煤、天然氣等燃料單位消耗量居高不下，進而給杭州市節能減排工作帶來較大壓力。

監管部門：難以集中監管，各區域鍋爐整體基本信息及動態監管數據難以有效獲取；司爐人員素質不高，責任心不強，對壓力、溫度、水位等動態參數監視不嚴，易產生鍋爐安全事故；同時，企業節能意識淡薄，能源浪費嚴重，是節能減排的重點和難點。檢驗機構：安全檢驗、節能檢測工作都需人工現場進行，鍋爐運行實時數據記錄不連續、不完整、不精確，不能及時了解鍋爐運行現狀。目前，國內工業鍋爐物聯網研究已經開展[1-3]，但較為系統的研究很少。

2 項目實施簡介

工業鍋爐物聯網監測系統主要由：傳感器部分、現場控制柜、監測中心服務器、網絡傳輸構建設備和顯示屏等組成。該系統通過現場對鍋爐安裝傳感器和燃料現場分析，實現對鍋爐安全運行參數、節能運行參數、環保（預留端口）參數等可靠采集，并借助PLC對上述參數進行實時監測和數據收集、存儲，并通過網絡系統遠程傳輸到監測用計算機上，再利用專用軟件對其進行處理，從而實現對運行鍋爐的報警顯示、報表打印、數據分析、運行管理等遠程實時在線監測功能并能通過視頻、短信或通話形式，指導操作人員做出鍋爐安全與節能方面的調整。通過該技術，能夠實現對在用鍋爐的安全和能效相關參數的遠程實時監測；實現實時預警安全，實時指導鍋爐經濟運行調整；通過對積累的運行參數分析，針對性指導鍋爐技術改造和管理優化，實現熱效率的提升，達到節能減排目的。

3 主要功能及技術關鍵

系統主要功能包括：（1）鍋爐實時運行功能，安全、節能、環保及鍋爐房管理等多個參數能實時顯示、集中管理，強化監管力度。（2）數據趨勢曲線功能，能精確掌握鍋爐運行的趨勢動態，實時與歷史趨勢的轉換有利于跟蹤數據變化規律，查找問題根源。（3）報警提醒、報警查詢功能，報警信息實現聲光報警，并按法規及用戶自定義設置報警限定值，可有效實現安全預警及節能告警。（4）多功能報表查詢、打印功能，日報、月報、年報等多種報表提供，運行信息的查詢、導出功能為集中進行數據管理提供便利。（5）攝像監視功能：能夠宏觀顯示區域內鍋爐運行情況，實現鍋爐房現場監視。

系統技術關鍵包括：（1）采用工業級微處理器，研制嵌入式鍋爐運行參數信息采集系統，實現對鍋爐安全、節能、環保等多方面參數可靠采集和遠程傳輸。（2）研制基于Internet（ADSL、GPRS及3G無線網絡）的鍋爐運行參數信號傳輸模塊和傳輸協議。（3）研制音視頻信號采集傳輸模塊，實現視頻監控和語音對講。（4）采用3G無線服務器，利用3G網絡將音視頻等數據傳輸到Internet，在輸出端可通過硬解碼或軟件解碼的方式將音視頻解出，實現視頻監測。

4 節能實現方式

工業鍋爐物聯網監測系統對提高鍋爐的運行效率，主要通過兩種方式來實現。（1）提高運行管理，實現高效運行（管理節能。該系統可實時在線反映鍋爐運行效率，指導鍋爐運行操作，提高鍋爐的技術性能和運行狀態，節約能源，減少浪費，使鍋爐的各項損失為最小而熱效率為最高，取得最佳的節能效果。運行數據一旦有任何異常或者偏差，監測中心人員都會及時發現并通過專家系統進行分析，向企業發出警示和整改措施。（2）通過數據分析，實施節能改造、技術節能，如監測到鍋爐的運行狀況不佳且分析認為由于鍋爐本身的結構、技術、老化等原因，無法通過調整運行參數來提高鍋爐運行效率時，可以建議用戶進行技術改造。

5 結語

綜上所述，基于Internet（ADSL、GPRS及3G）工業鍋爐遠程監測系統，能夠使在集控中心的鍋爐監測人員實時在線監測不同區域鍋爐運行情況，當鍋爐超溫、超壓時，能夠及時報警，并通過短信或通話形式立刻提醒操作人員采取安全措施；當鍋爐燃燒工況或負荷變化時，能根據在線熱效率及能效參數做出節能判斷，并通過視頻或通話形式，快速指導操作人員調整鍋爐燃燒狀況，達到經濟燃燒的目的。該遠程監測不僅能夠有效降低鍋爐安全事故，而且能有效提升鍋爐運行管理水平，經初步測試，其對鍋爐能效的提升率可達6%～10%左右。

另外，建立地區覆蓋性的鍋爐遠程監測中心，能夠形成集鍋爐在線能耗診斷、遠程動態監測為一體的鍋爐檢測和監測完備體系。能夠實現對燃煤、燃油、燃氣、有機熱載體及熱電鍋爐安全與節能遠程監測的全覆蓋；能夠形成集鍋爐安全運行、在線能耗診斷及遠程動態監管為一體的鍋爐檢測和監管完備體系；能夠實現政府監管部門、使用單位、制造單位和安全節能服務機構4個層面的信息共享；能夠為鍋爐安全節能監管和政策制定提供可靠依據，實現政府部門運用物聯網技術對在用鍋爐真正意義上的安全與節能動態監管。隨著入網裝置數量的增多，其數據收集量將更廣、更具代表性，有助于政府、科研機構、鍋爐制造單位進行研究，促進鍋爐產品的設計制造水平的提高，其社會影響和經濟效益將更加廣泛。

參考文獻

[1] 趙欽新，王善武.我國工業鍋爐未來發展分析[J].工業鍋爐，2007（1）：1-9.

[2] 王善武.中國工業鍋爐行業現狀分析及前景展望 [J].工業鍋爐，2004（1）：1-9.

[3] 封軍.工業鍋爐節能監測分析[J].節能技術，2006，24（5）：478-480.