節能減排影響下工業鍋爐控制技術探討

黃求興

摘 要：該文主要在節能減排背景下的工業鍋爐控制問題分析基礎上，重點探討了節能減排與工業鍋爐控制技術的發展思考，提出了節能減排新爐型的發展、鍋爐系統運行能效的在線顯示及檢測技術、積極應用成熟技術等幾個方面，希望能夠對于今后的節能減排影響下工業鍋爐控制技術發展起到一定幫助。

關鍵詞：工業鍋爐 節能減排 控制技術

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0047-01

目前，建設資源節約型、環境友好型社會則是我國的發展要求，節能減排在工業生產中的地位日益明顯，對于工業鍋爐的控制系統來說，相關的法規政策也正在發生重大變化，本文主要針對節能減排影響下工業鍋爐控制技術進行相關分析，提出如何進行工業鍋爐的有效控制，來有效實現節能減排的要求。

1 節能減排背景下的工業鍋爐控制問題分析

第一，節能控制重要作用并沒有充分發揮。部分司爐人員對于提高鍋爐運行效率并沒有很高的技術能力和一定的責任心，應該擺脫這種單純僅僅依賴設備的想法，這樣才有可能充分發揮鍋爐的運行效率。

第二，在線檢測工業鍋爐運行能效的相關功能比較缺乏，要想對于鍋爐制造質量、設計、以及燃料與鍋爐的匹配關系進行清晰的掌握，就應該準確和客觀地了解鍋爐的實際運行效率，所以，線檢測工業鍋爐的功能能夠有效促進用戶單位提高節能減排管理水平。

第三，低配低質低價的情況容易在價格的競爭中出現。價格競爭策略在相當多的廠家中應用，這樣就不可避免造成了低配低質低價傾向出現在工業鍋爐控制裝置中，使得工業鍋爐節能減排控制技術發展存在一定障礙。

第四，多年依然沒有在核心控制技術有所突破。對于鍋爐的燃燒方式來說，比如相關的循環流化床、沸騰、層燃、水煤漿、煤粉等，都沒有形成魯棒性強、非常成熟可靠的技術解決方案[1]。

第五，控制系統用戶使用界面較為復雜。考慮到部分管理人員以及鍋爐用戶的司爐的不高的文化程度，相關的自動控制方面知識較為匱乏，為了符合司爐人員習慣的操作，應該盡量要求使用操作簡單的控制裝置。

第六，控制系統的鍋爐運行節能在功能上存在一定不足。控制鍋爐向用戶提供符合要求的熱能，這點則是大多數鍋爐的設計目的，在保障鍋爐安全運行的基礎上，并不太重視對于燃料消耗量是否節約的問題。

2 節能減排與工業鍋爐控制技術的發展思考

2.1 節能減排新爐型的發展

當前，節能環保的新爐型在較多的工業鍋爐行業中進行推出，工業鍋爐控制系統行業發展趨勢下，控制系統廠商著重于新型鍋爐的開發特點和要求，并設計出新型高效的控制設備。比如相關的高效率的爐型包括冷凝爐、煤粉爐、循環流化床鍋爐等；新燃料的爐型有高爐煤氣爐、垃圾焚燒爐、生物質鍋爐等，還包括相關的余熱鍋爐等爐型，上述鍋爐在控制方面都有各自的特點和不同的技術要求。

2.2 鍋爐系統運行能效的在線顯示及檢測技術

在工業鍋爐及其控制系統中，要想比較好的進行相關的控制系統節能減排技術的開發和利用，就應該做好鍋爐系統運行能效的在線顯示以及檢測功能。按照《鍋爐節能技術監督管理規程》附錄B的儀表配置要求，控制系統在相關的配置要求下，鍋爐的能效在線評價的測試條件盡可以通過增加少量測量參量就可以得以實現。對于微處理器或工業控制計算機為核心的鍋爐控制系統來說，在技術方面，關于效能的計算和記錄問題不成問題。在合理有效進行工業鍋爐的能效在線測量、計算和顯示的功能下，相關的虛報效率顯現能夠得到制約，有利于鍋爐技術的健康發展。

2.3 積極應用成熟技術

第一，變頻器技術。目前，變頻器在工業鍋爐行業應用越來越普及。節約電能通過使用變頻器得以實現。相比于電動調節閥、風門擋板等節流設備，變頻器的節點率一般能夠達到40%左右，則是根據需要而使用的電能。

這里對于對蒸汽鍋爐的給水系統進行變頻改造分析。基于系統運行現狀，本著既能節能降耗，又能控制簡便、安全且投資較少的原則，我們設計了1套1臺變頻器拖動3臺電機的方案。在本方案中，充分利用了鍋爐層有的DCS控制系統，同時增加了變頻器、可編程序控制器（PLC）和控制信號轉換裝置。此方案由于存在閥門的調節，所以理論上不能最大限度的節能降耗，但實際應用中，由于減小了給水母管與蒸汽壓力之間的壓力差，使電動閥門的開度由原來的平均10%左右開大到75%左右，系統回水閥門關閉，仍大大節約了能源。且本方案充分考慮了系統運行的安全性，一旦變頻器故障，系統可立即自動由變頻運行狀態切換至原有工頻運行狀態，完全恢復改造前的運行狀態，保證鍋爐正常運行。變頻故障解除后，仍可方便的手動切換為變頻狀態，使變頻器方便的投入運行，且不影響鍋爐的運行。

第二，模糊控制技術。模糊數學基本思想則是模糊控制的精髓，主要通過人類思維的模仿，進行系統的整個分析、判斷、推理、決策過程，對于難以精確描述對象，控制過于復雜的情況特別適用。比如，模糊控制器要比傳統的PID調節器的功能強大的多。

第三，網絡技術。信息的傳遞和獲取在網絡下變得十分方便且迅速，具有較低廉的成本。信息數據的高效傳遞和獲取則是工業鍋爐的節能減排控制技術的基礎，下面則是具體網絡技術應用幾個方面。（1）要想實現鍋爐各控制節點的信息實時共享，就可以通過現場總線技術。通訊接口在各種鍋爐控制裝置中都具備，比較普及使用的現場總線技術有PROFIBUS、MODBUS、RS485等，傳感器采集到的過程參量能夠在現象總線的作用下，在工業鍋爐的各個控制節點之間進行有效共享，還包括相關的工作狀態、執行器和控制器位置等信息，這樣無疑能夠有效使得信息利用率得以提高。（2）以太網絡接口則是對于工業控制計算機為核心的鍋爐控制系統的常用配置，工廠自動化網絡（intranet）能夠借助以太網，實現鍋爐房的信息化連接。緊密聯系起來熱能生產環節和使用環節，對于工廠的熱能生產和利用具有積極作用，使得熱能系統的整體效率有效得以提高。（3）通過互聯網絡，鍋爐的實際運行工況可以被鍋爐制造廠商直接觀察，有利于為鍋爐的節能運行提供必要的技術保障。

第四，在系統綜合節能技術方面。相比于鍋爐效率，熱能系統運行效率的提高則具有更為廣闊的意義，結合筆者經驗，相關的節能技術模塊安裝在節能控制系統中，主要有以下幾種：（1）氣候補償節能模塊。（2）鍋爐運行節能模塊。（3）按需供熱節能模塊。

3 結語

我國環境大發展趨勢就是要求發展綠色經濟和節能減排，應該在相關的國家法律法規要求下，大力發展工業鍋爐節能減排控制技術，使得鍋爐設計效率與實際運行效率的差異縮小化，更加符合我國節能減排的生產要求。

參考文獻

[1] 嚴禎榮，羅曉明，時貴玉，等.燃煤粉工業鍋爐的發展前景及節能減排技術創新[J].節能技術，2010，28（1）.

[2] 趙欽新，周屈蘭.工業鍋爐節能減排現狀、存在問題及對策[J].工業鍋爐， 2010（1）.endprint