锅炉及供热系统的节能控制分析
网址：www.chinazhongchuang.cn 更新时间：2017-01-19 15:25 浏览次数：：48次
1、前言
在能源消耗系统中，锅炉及供热系统占有很大的比例。提高钢炉的热效率，降低锅炉及供热系统的热损耗，是节约能源、缓解能源供需之间的小平衡的一项十分重要任务。从目前而言，锅炉及供热系统的节能控制有以下几个方面。
2、燃烧与燃烧形式的选择是保证锅炉节能的首要条件
锅炉的选择首要考虑的是对燃烧介质选择，其次是燃烧方式，不同的选择方式其节能是不一样的。
2、1燃料选用原则
燃料有气、液、固三种形式，无论从节能与经济效益出发，还是从劳动条件、环境保护和加热质量等方面综合考虑，都应首先考虑选用气体燃料，其次是液体燃料，这是选用的一般原则。但实际选用还受具体条件、供应的可能性和工艺要求等的限制。我国现燃油较紧缺、成本较高，故对燃油安慎选，应尽量考虑以煤代油。从环保节能出发，应采用型煤，将型煤汽化，汽化后的型煤燃烧残物少，排出的含硫等有害气体低，重要的是汽化后的犁煤燃烧值高．所以以煤代油并不等于直接使用固体燃料，而是将固体燃料汽化使用。
2．2燃烧形式的选择
1)气体燃料的燃烧分为无焰燃烧，，有焰燃烧。有焰燃烧又称气相燃烧，即所谓的明火；无焰燃烧又称固相燃烧，俗称火星，余辉。其各有优缺点，有焰火焰较长有鲜明的轮廓；燃烧速度取决于煤汽空气的混合速度．燃烧能力大。无焰燃烧燃烧速度快；燃烧强度大，燃烧温度高；黑度小；但燃烧能力小。
2)对于液体燃料的油雾燃烧，高压雾化与低压雾化各有所长，并各有适用场合。若仅从烟气余热回收利用的角度来看，向压雾化较为有利。但因高压雾化多适用于大、中型锅炉，低压雾化多用于中、小型炉，所以选用时主要还是要根据工艺要求和具体情况来决定。高压雾化便于烟气余热的回收，但运行能耗与运行费用较高。低压雾化不便于烟气余热的回收，但其本身运行能耗与赞用较低，且低压雾化时仍可设法回收余热。所以当可以在两者之问作选择时，最好能通过计算进行比较和论证。
3)对于固体燃料，煤汽化燃烧的节能效果最好，半煤气燃烧的次之，薄煤层燃烧的最差，如工艺条件允许采用粉煤燃烧。实际选用时还要考虑很多因素，但如果其他条件相当，优先选择节能的燃烧形式。
3、锅炉燃烧的自动化控制是节能的重要措施
锅炉供热过程是一个不断变化的过程，当外界需求发生变化时，锚炉负荷随之变化，因而锅炉炉膛内燃烧过程也要随之变化。燃料在锅炉炉膛内燃烧时对锅炉热效率影响很大，从现有锅炉运行情况来看，存在配风、燃烧状况不理想、热效率偏低的现象，主要原因是锅炉运行工况变动后，手动调整不能随工况的变化保持最佳的风料配比。为减少因人工操作不当而对燃烧的影响，对锅炉燃烧过程采用微机控制至观重要。
自从仪表取代人工成为工业控制核心以来，PID控制一直是仪表过程控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。由于PID技术发展得比较成熟，在计算机锅炉控制系统中就成了首选，是最为可靠、效果最好的控制规律。随着控制的发展，自适应控制、预测控制、模糊控制也被应用到锅炉的控制中。
锅炉自动化控制系统目的是优化燃烧控制及运行经济分析能在动态变工况过程中、定负荷运行中以及燃剂变化时，时刻保持最佳的风剂比，一般情况是6：4至8：2，具体数据应针对不同的锅炉运行数据进行采集对比分析后确定。锅炉在最大效率下安全运行，系统一般如下图：
从系统分析，自动控制的两个重要因素是：
1)合理的调节风量，实现燃料燃烧时的氧气供应。燃料在锅炉内燃烧，燃烧过程不同，燃烧情况也不同。如：燃料在链条炉排的锅炉中燃烧，随炉排的转动而依次着火，燃烧是沿炉排长度方向分区进行的。在炉排的前部和尾部需要空气量减少，而在炉排中部的燃烧区需要大量的空气。根据这一规律，合理的调节送风量，保证燃料在燃烧炉充分的燃烧，提高锅炉的热效率，从而达到节能目的n
2)采用二次回风系统．促进燃料完用燃烧。二次回风能在锅炉内形成烟气璇涡，这一方面增加了悬浮煤粉在炉膛内停留的时问，而使燃料充分的燃烧，另一方面能使炉膛内的温度梯度降低，提高了炉膛内受热面的利用率，所以采用二次回风系统是改善燃烧条件的重要手段。按理论汁算，利用二次回风系统的锅炉热效率可提高5—10％左右。
目前锅炉燃烧自动化控制较成熟的有美国MICON公司的燃烧单元自动控制系统U-200。基本原理是通过对锅炉氧气量、风量、温度，管道的压力、介质流量，阀门开闭值等一次数据进行采集，利用MICON公司燃烧自动化控制管理软件进行优化和自动管理。MICONU-200燃烧自动化控制系统琐仅具备过量空气优化、蒸汽压力优化、负载分配等功能，而且具有相当的灵活性，可以适应生产过程的改进和与Intemet的连接。是一个高度集成、安全可靠的控制系统。它集控制器、HMI、I/O和通讯接口为一体，可配置为全冗余。MICONU一200控制器加强了现有燃烧设备的控制功能，预设的应用模块包含了最新的控制和信息技术，以及传统的和最先进的控制理念，包含生产过程和效益的控制与优化，SOE(事件顺序控制)，SCADA(监督控制和数据采集系统)，能量管理等。
利用微机控制不但能提高锅炉的热效率，而且对锅炉安全运行及改善司炉工劳动条件及劳动强度也带来了好处。
4、锅炉及供热系统的维护是节能的重要基础
1）加强水处理，促进热能的有效转换。锅炉经过一定时期的运行，锅炉内部出现结垢现象。据统计，锅炉结垢1mm厚度，就要增加燃料消耗3％。当前比较普遍采用的水处理设备是钠离子逆流再生交换器。这种水处理方式对原水的适应性广，出水数量及质量，单位盐耗，自耗水量等指标都比较先进，效果也比较理想。大中型锅炉水处理中还常常采用真空除氧，真空除氧比大气式热力除氧节省大量燃料，以及减少排烟损失，提高锅炉效率。
2)随时清除锅炉内的积灰，减少热损失。积灰对提高锅炉热效率十分有害，灰垢的热系数为0.41868KJ／m.h.0C,当锅炉有效散热面积灰lmm厚时，热效率就要下降4％～5％。因此及时清除锅炉受热面的积灰是提高锅炉热效率的有效措施。目前清除锅炉积灰主要有机械及化学方法，而以化学方法应用较广。化学清灰剂是用硝酸钾，硫磺混合粉末组成，使用时用高压空气喷入炉膛与烟灰起化学反应，使灰垢变得松散而脱落。
3)加强维护保养，防止和减少热量损失。由于锅炉及供热系统温度比环境温度高得多，使锅炉本体及供热系统向周围放热而产生损失在所难免。为了减少热损失必须加强维护，对锅炉本体及管道要做好保温层，减少热损失尤为重要。热力管网及阀门等漏水也是热损失一个不可忽视的环节，热力管路的绝热保护必须妥善处理。对使用热水管道集汽罐排气时，尽量使用自动排汽或密闭关锁阀门，避免胡乱开阀门放热水。另外经常检查供热系统中阀，接头及散热器，随时消除漏水现象。
4)加强管理，提高节能意识。加强管理包括技术管理及成本管理两方面。
在技术管理方面，应根据具体情况尽可能设置完善的管理系统。如燃烧中应该有取样装置，各种计量装置及仪表。设置水质化验室，以适应煤的工业分析，烟气分析和灰渣含碳量分析等需要。在成本管理方而，燃料管理是十分重要的工作。如:煤场的煤应按差别分别堆放，做好防风雨措施，减少自然损耗。蒸汽和热水是锅炉房的产品，产量要有计划，分析要有计量。锅炉设备维修管理也是十分重要的，停炉时要有检查制度，并派专人维修，对操作人员要加强节能意识的教育，形成一个人人讲节能，人人关心节能的局而。从根本上控制节能。
5、结束语
节能是一个综合系统工程，锅炉燃烧的节能保证措施涉及多个方面．应根据各不同情况进行选择节能措施，但在保证系统完整的条件下，做好日常维护很重要。
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