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节能减排下工业锅炉控制技术问题思考

2016-05-16 13:17:20   来源:热力知识分享   评论:0 点击:
内容摘要:本文提出了节能减排新炉型的发展、锅炉系统运行能效的在线显示,及检测技术、积极应用成熟技术等几个方面,希望能够对于节能减排影响下今后的工业锅炉控制技术发展起到一定帮助。

 
 
  1、引言
        目前,建设资源节约型、环境友好型社会是我国的发展要求,节能减排在工业生产中的地位日益明显,对于工业锅炉的控制系统来说,相关的法规政策也正在发生重大变化,本文主要针对节能减排影响下工业锅炉的控制技术进行相关分析,提出如何进行工业锅炉的有效控制,来有效实现节能减排的目的。
 
  2、节能减排背景下的工业锅炉控制问题分析
          第一,节能控制重要作用并没有充分发挥。部分司炉人员对于提高锅炉运行效率并没有很高的技术能力和一定的责任心,应该摆脱这种单纯仅仅依赖设备的想法,这样才有可能充分发挥锅炉的运行效率。
 
  第二,在线检测工业锅炉运行能效的相关功能比较缺乏,要想对于锅炉制造质量、设计、以及燃料与锅炉的匹配关系进行清晰地掌握,就应该准确和客观地了解锅炉的实际运行效率,所以,线检测工业锅炉的功能能够有效促进用户单位提高节能减排管理水平。
 
  第三,低配低质低价的情况容易在价格的竞争中出现。价格竞争策略在相当多的厂家中应用,这样就不可避免造成了低配低质低价倾向出现在工业锅炉控制装置中,使得工业锅炉节能减排控制技术发展存在一定障碍。
 
  第四,多年来依然没有在核心控制技术有所突破。对于锅炉的燃烧方式来说,比如相关的循环流化床、沸腾、层燃、水煤浆、煤粉等,都没有形成鲁棒性强、非常成熟可靠的技术解决方案[1]。
 
  第五,控制系统用户使用界面较为复杂。考虑到部分管理人员以及锅炉用户的司炉的文化程度不高,相关的自动控制方面知识较为匮乏,为了符合司炉人员操作的习惯,应该尽量要求使用操作简单的控制装置。
 
  第六,锅炉运行的控制系统在节能设计上,存在一定不足。控制锅炉向用户提供符合要求的热能,这点是大多数锅炉的设计目的,在保障锅炉安全运行的基础上,并不太重视燃料消耗量是否节约的问题。
 
  3、节能减排与工业锅炉控制技术的发展思考
        3.1节能减排新炉型的发展
       当前,节能环保的新炉型在较多的工业锅炉行业中推出,工业锅炉控制系统行业发展趋势下,控制系统厂商着重于新型锅炉的开发特点和要求,并设计出新型高效的控制设备。比如相关的高效率的炉型包括冷凝炉、煤粉炉、循环流化床锅炉等;新燃料的炉型有高炉煤气炉、垃圾焚烧炉、生物质锅炉等,还包括相关的余热锅炉等炉型,上述锅炉在控制方面都有各自的特点和不同的技术要求。
 
  3.2锅炉系统运行能效的在线显示及检测技术
        在工业锅炉及其控制系统中,要想比较好地进行相关的控制系统节能减排技术的开发和利用,就应该做好锅炉系统运行能效的在线显示以及检测功能。对于以微处理器或工业控制计算机为核心的锅炉控制系统来说,在技术方面,关于效能的计算和记录问题不成问题。在合理有效进行工业锅炉的能效在线测量、计算和显示的功能下,相关的虚报效率显现能够得到制约,有利于锅炉技术的健康发展。
 
  3.3积极应用成熟技术
        第一,变频器技术。目前,变频器在工业锅炉行业应用越来越普及。通过使用变频器得以实现节约电能。相比于电动调节阀、风门挡板等节流设备,变频器的节点率一般能够达到40%左右,则是根据需要而使用的电能。
 
  这里对于对蒸汽锅炉的给水系统进行变频改造分析。基于系统运行现状,本着既能节能降耗,又能控制简便、安全且投资较少的原则,我们设计了1套1台变频器拖动3台电机的方案。在本方案中,充分利用了锅炉层有的DCS控制系统,同时增加了变频器、可编程序控制器(PLC)和控制信号转换装置。此方案由于存在阀门的调节,所以理论上不能最大限度地节能降耗,但实际应用中,由于减小了给水母管与蒸汽压力之间的压力差,使电动阀门的开度由原来的平均10%左右开大到75%左右,系统回水阀门关闭,仍大大节约了能源。且本方案充分考虑了系统运行的安全性,一旦变频器故障,系统可立即自动由变频运行状态切换至原有工频运行状态,完全恢复改造前的运行状态,保证锅炉正常运行。变频故障解除后,仍可方便地手动切换为变频状态,使变频器方便地投入运行,且不影响锅炉的运行。
 
  第二,模糊控制技术。模糊数学基本思想是模糊控制的精髓,主要通过人类思维的模仿,进行系统的整个分析、判断、推理、决策过程,对于难以精确描述对象,控制过于复杂的情况特别适用。比如,模糊控制器要比传统的PID调节器的功能强大得多。
 
  第三,网络技术。信息的传递和获取在网络下变得十分方便且迅速,具有较低廉的成本。信息数据的高效传递和获取是工业锅炉的节能减排控制技术的基础,下面则是具体网络技术应用几个方面。(1)要想实现锅炉各控制节点的信息实时共享,就可以通过现场总线技术。通讯接口在各种锅炉控制装置中都具备,比较普及使用的现场总线技术有PROFIBUS、MODBUS、RS485等,传感器采集到的过程参量能够在现象总线的作用下,在工业锅炉的各个控制节点之间进行有效共享,还包括相关的工作状态、执行器和控制器位置等信息,这样无疑能够使得信息利用率有效地提高。(2)以太网络接口则是以工业控制计算机为核心的锅炉控制系统的常用配置,工厂自动化网络(intranet)能够借助以太网,实现锅炉房的信息化连接。(3)通过互联网络,锅炉的实际运行工况可以被锅炉制造厂商直接观察,有利于为锅炉的节能运行提供必要的技术保障。
 
  第四,在系统综合节能技术方面。相比于锅炉效率,热能系统运行效率的提高则具有更为广阔的意义,结合笔者经验,相关的节能技术模块安装在节能控制系统中,主要有以下几种:(1)气候补偿节能模块,自动参考室外温度变化情况,根据司炉人员的运行经验,补偿控制锅炉出水温度。这种做法一方面符合司炉和锅炉管理人员的习惯,一方面又能够发挥自动设备的准确可靠的特点。(2)锅炉运行节能模块,锅炉的频繁启停现象能有效减少,这是通过控制燃油燃气锅炉的启停周期,使得锅炉燃料消耗能够有效节约。(3)按需供热节能模块,在不同用途的建筑物中,一个热能系统的供热对象也有不同的用途,不同温度的采暖热水则可以通过相关的三通电动调节阀实现,这样就能节约大量热能。
 
  我国环境大发展趋势就是要求发展绿色经济和节能减排,应该在相关的国家法律法规要求下,大力发展工业锅炉节能减排控制技术,使得锅炉设计效率与实际运行效率的差异缩小,更加符合我国节能减排的生产要求。

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