自動化系統在燃氣鍋爐集中供熱及水力平衡節能技術上的應用探析

馬躍

（天津市河西區熱力工程服務有限公司，天津 300202）

我國在供熱方面采取集中供熱的方式，所以使用燃氣鍋爐進行供熱的技術發展始終在前列。目前，技術人員提出了新方式，即把自動化系統應用到燃氣鍋爐中，以此降低能源的損耗、提升燃氣鍋爐供熱的效率。

1 燃氣鍋爐的優點

我國在供熱方面始終采取燃氣鍋爐，其優點較多：第一，對環境造成的污染較小。燃氣鍋爐在工作中使用的是天然氣這種清潔能源，天然氣的成分中含有較少的硫、氟等具有污染性質的氣體。因此，在燃燒過后所產生的污染物極少，可以直接進行排放。第二，所用資金較少。燃氣鍋爐不易受磨損且允許高爐膛熱負荷，可以設置較高的煙速從而控制爐膛體積。燃氣鍋爐燃料輸送及其他輔助設備少、功率小、連續運行時間短，所以耗電量低，費用較省。第三，燃氣鍋爐設備啟動快。燃氣鍋爐的配套設施較少系統結構簡潔且使用靈活，在進行檢修保養時也比較方便。第四，節約能源。燃氣鍋爐不需要煤灰堆放地，節省用地。燃氣鍋爐比燃煤鍋爐輔助設備少，所需工作人員少，負擔工資及福利費用就要少得多。燃煤鍋爐和燃氣鍋爐正常生產用水相等，但燃氣鍋爐節約了燃煤鍋爐用來除塵、除渣等防塵的輔助用水。第五，降低人員勞動強度。燃煤鍋爐在煤的輸送、除渣過程中都需要高強度的體力勞動，而燃氣鍋爐工作人員勞動強度較小。

2 燃氣鍋爐自動化系統構成

2.1 燃燒控制系統

燃燒控制系統的主要作用就是對正在燃燒的燃料進行合理的配置以及控制好其溫度，讓燃料能夠做到充分燃燒以防排放出一些有害物質。而且燃燒控制系統還可以控制燃料在燃燒過程中天然氣與空氣的比例，合理使用燃氣資源，避免造成浪費。還可以對燃氣鍋爐內的溫度進行檢測，控制有害氣體的排放，尤其是硫化物這類有毒物質。

2.2 燃氣監測報警聯動系統

燃氣監測報警聯動系統就是要實時監測燃氣鍋爐內的空氣質量，對燃氣鍋爐系統的工作狀態進行檢測，分析其是否在一個合理的范圍中。避免燃氣鍋爐系統的運行狀態不佳從而產生危險對人員造成人身傷害。燃氣監測報警聯動系統主要包括以下幾個構件：可燃氣體報警器、風機聯動箱、電磁閥聯動箱。我們需要將這些構件放入燃氣鍋爐中進行檢測，一旦發生數據不對稱的情況，報警器就會進行報警，從而可以及時切斷電源確保整個系統的安全。

2.3 供熱系統

燃氣鍋爐的供熱系統包括以下幾個部分：水處理系統、恒壓補水系統以及外網供熱參數系統等。通過把這些系統進行綜合運用便可以將熱量以各種方式傳送到居民用戶中，有效保障供熱效果。

3 自動化系統在燃氣鍋爐中的供熱應用

3.1 應用變頻技術

在自動化系統中，應用電動機變頻技術的主要目的為節能和調速。交流電動機在運行過程中可以產生各種程度的諧波電壓以及電流，能夠使電動機在非正弦電壓、電流下運行。變頻調速器能否實現節電是由其負載的調速特性決定的。如果設備原來采用閥門控制流量，且不是滿負荷工作，那么改為調速運行后均能實現節電目的。變頻調速器在這類負載中的應用，節電效果尤其明顯。在燃氣鍋爐自動化系統中，變頻技術主要是能夠節省經濟，而且將其與計算機的控制系統相結合，可以簡易系統管理工作。

3.2 熱量控制技術

燃氣鍋爐進行集中供熱過程時，自動化系統主要通過調節爐內溫度來控制供熱過程的。在溫度的各種決定因素中，最重要的就是熱量，在進行熱量控制時，其難度系數比較高，對其影響因素也很多。因此，在控制過程中，所需要的時間會比較長。

3.3 數據傳輸與分析技術

在以往的數據處理方式中存在很多缺陷，傳統的方式是通過人工進行收集數據、監控數據。在此過程中，需要大量的人力、物力支出，并且人工處理數據一定會存在誤差性。例如，人工收集數據時記錄有誤差，數據傳輸時產生偏差等，這都會影響最終的結果進而干擾供熱系統的工作進程。然而，自動化系統既能夠避免這種狀況的發生，防止因誤差而導致的風險。與此同時，還可以減少人力、物力方面的支出，提高準確性和快捷性。

3.4 遠程控制技術

在自動化系統應用的同時，還可以引進計算機網絡遠程控制技術，計算機技術和通信技術的結合形成了計算機網絡即互聯網，互聯網將人與人聯系起來，而物聯網是對互聯網的擴展，它將人與物、物與物互聯起來，造就一個萬物互聯時代。物聯網實現技術之一便是嵌入式，它依賴底層硬件實現。遠程控制技術的應用可以提高集中供熱工作的效率，從而節省資源。并且運用計算機遠程控制技術還能夠確保合理配置資源，避免資源浪費以及傳統方式時間受控制。

4 自動化系統在燃氣鍋爐中的水力平衡節能應用

4.1 換熱站的優化

換熱站是集中供熱系統中的一個重要組成部分，是處理水力平衡的關鍵。它主要是對熱源過來的熱進行了一次降溫換熱，并不生產熱。然后，通過水泵將熱量輸送到居民住戶。在集中供暖過程中的具體應用主要體現在：各換熱站信息數據的備份、維護和管理，各換熱站工作情況統計、分析。其工作原理為：板式換熱站把一次網得到熱量，自動連續的轉換為用戶需要的生活用水和采暖用水。即熱水（或蒸氣）從機組的一次側入口進入板式換熱器進行熱交換后，從機口一次側出口流出；二次側回水經過過濾器除去污垢后，通過二次側循環水泵進入板式換熱器進行熱交換，生產出與采暖、空調、地板采暖或生活用水等不同溫度的熱水，以滿足用戶的需求。為了更好地發揮集中供熱系統的作用，應該對換熱站進行優化。從設備方面出發：第一，在額定出力以及設計好的熱負荷基礎上，選擇出換熱器，再根據供熱系統實際設計情況對換熱器的熱力能力開始校核；第二，選擇合適的循環泵，因為它對供熱系統的運行有很大的影響；第三，注意熱網水力失調的相關影響，確保其造成的損失盡量最小。

4.2 小型熱力站的優越性

熱力站按供熱的形式可以分為兩種：直供站和間供站。直供站是電廠直接供給用戶，其溫度高且不易控制，浪費熱能。屬于最開始時電廠余熱福利供熱的產物。隨著商品經濟發展、熱商品化，熱力公司供熱質量有了提升，便開始出現間供站，這屬于集中供熱。還有鍋爐供熱，省掉電廠環節，但是效率低，污染大已近淘汰。集中供熱是發展方向，間供站為主。當熱力站大時，一級網就會短，二級網長。而相比來說，一級網的溫差會比較大，流量較小，因此需要使用的材料就少；二級網溫差小，流量大，需要的材料多。總體來說，小型熱力站具備的優勢有以下幾個方面：第一，能夠更加精確地計算出熱力站的熱負荷，可以更有效地實現節能；第二，二次側循環水泵可以精確地做到對每棟樓的流量以及水力情況進行確定；第三，小體積的機組壓降會更小，從而能夠節省成本；第四，管網的失水量會比較少，可以把一次網回水補到二次網中，節省了資金，同時，也能夠減少對管子的腐蝕。

4.3 熱網監控系統

熱網監控系統即用計算機或其他的智能控制設備完成對熱力系統的自動的檢測與控制的一體系統。主要使用“熱網數字化管理”，把所有的換熱站現場儀表數據與現代通信技術相結合并上傳至數據庫，通過數據及時調整及做出回應，從而達到“節能降耗”目的。在使用熱網監控系統時，能夠及時查看到參數的變化情況，了解系統的工作狀態，隨時做出調整。熱網監控系統還有很多優勢：第一，能夠解決熱網的運行失調情況，保持熱網運行平衡從而提高供熱的效果；第二，可以做到節能降耗，它能夠根據室外溫度自動調節供水溫度；第三，熱網監控中心的數據幾乎與現場數據保持同步，這是以往熱網運行中投入多大的人力及物力都不可能實現的。

5 結語

綜上所述，燃氣鍋爐包括燃氣開水鍋爐、燃氣熱水鍋爐、燃氣蒸汽鍋爐等許多種類，其中燃氣熱水鍋爐也稱燃氣采暖鍋爐和燃氣洗浴鍋爐，燃氣鍋爐和燃油鍋爐、電鍋爐比較起來最經濟，所以我們國家主要選用這種方式進行供熱。目前，鍋爐的發展，一直朝著節能、高效、環保的方向發展，而燃氣鍋爐就滿足了這三點的需要。而且國家正在大力推行煤改氣政策，由此可見，燃氣鍋爐必然是將來大力推廣的鍋爐產品。