節(jié)能減排下工業(yè)鍋爐控制技術(shù)問題思考

【摘要】本文提出了節(jié)能減排新爐型的發(fā)展、鍋爐系統(tǒng)運行能效的在線顯示，及檢測技術(shù)、積極應(yīng)用成熟技術(shù)等幾個方面，希望能夠?qū)τ诠?jié)能減排影響下今后的工業(yè)鍋爐控制技術(shù)發(fā)展起到一定幫助。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)鍋爐；節(jié)能減排；控制技術(shù)

1、引言

目前，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會是我國的發(fā)展要求，節(jié)能減排在工業(yè)生產(chǎn)中的地位日益明顯，對于工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)來說，相關(guān)的法規(guī)政策也正在發(fā)生重大變化，本文主要針對節(jié)能減排影響下工業(yè)鍋爐的控制技術(shù)進行相關(guān)分析，提出如何進行工業(yè)鍋爐的有效控制，來有效實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

2、節(jié)能減排背景下的工業(yè)鍋爐控制問題分析

第一，節(jié)能控制重要作用并沒有充分發(fā)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(shù)能力和一定的責(zé)任心，應(yīng)該擺脫這種單純僅僅依賴設(shè)備的想法，這樣才有可能充分發(fā)揮鍋爐的運行效率。

第二，在線檢測工業(yè)鍋爐運行能效的相關(guān)功能比較缺乏，要想對于鍋爐制造質(zhì)量、設(shè)計、以及燃料與鍋爐的匹配關(guān)系進行清晰地掌握，就應(yīng)該準(zhǔn)確和客觀地了解鍋爐的實際運行效率，所以，線檢測工業(yè)鍋爐的功能能夠有效促進用戶單位提高節(jié)能減排管理水平。

第三，低配低質(zhì)低價的情況容易在價格的競爭中出現(xiàn)。價格競爭策略在相當(dāng)多的廠家中應(yīng)用，這樣就不可避免造成了低配低質(zhì)低價傾向出現(xiàn)在工業(yè)鍋爐控制裝置中，使得工業(yè)鍋爐節(jié)能減排控制技術(shù)發(fā)展存在一定障礙。

第四，多年來依然沒有在核心控制技術(shù)有所突破。對于鍋爐的燃燒方式來說，比如相關(guān)的循環(huán)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(shù)解決方案[1]。

第五，控制系統(tǒng)用戶使用界面較為復(fù)雜?？紤]到部分管理人員以及鍋爐用戶的司爐的文化程度不高，相關(guān)的自動控制方面知識較為匱乏，為了符合司爐人員操作的習(xí)慣，應(yīng)該盡量要求使用操作簡單的控制裝置。

第六，鍋爐運行的控制系統(tǒng)在節(jié)能設(shè)計上，存在一定不足?？刂棋仩t向用戶提供符合要求的熱能，這點是大多數(shù)鍋爐的設(shè)計目的，在保障鍋爐安全運行的基礎(chǔ)上，并不太重視燃料消耗量是否節(jié)約的問題。

3、節(jié)能減排與工業(yè)鍋爐控制技術(shù)的發(fā)展思考

3.1節(jié)能減排新爐型的發(fā)展

當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保的新爐型在較多的工業(yè)鍋爐行業(yè)中推出，工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展趨勢下，控制系統(tǒng)廠商著重于新型鍋爐的開發(fā)特點和要求，并設(shè)計出新型高效的控制設(shè)備。比如相關(guān)的高效率的爐型包括冷凝爐、煤粉爐、循環(huán)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(zhì)鍋爐等，還包括相關(guān)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(shù)要求。

3.2鍋爐系統(tǒng)運行能效的在線顯示及檢測技術(shù)

在工業(yè)鍋爐及其控制系統(tǒng)中，要想比較好地進行相關(guān)的控制系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)和利用，就應(yīng)該做好鍋爐系統(tǒng)運行能效的在線顯示以及檢測功能。對于以微處理器或工業(yè)控制計算機為核心的鍋爐控制系統(tǒng)來說，在技術(shù)方面，關(guān)于效能的計算和記錄問題不成問題。在合理有效進行工業(yè)鍋爐的能效在線測量、計算和顯示的功能下，相關(guān)的虛報效率顯現(xiàn)能夠得到制約，有利于鍋爐技術(shù)的健康發(fā)展。

3.3積極應(yīng)用成熟技術(shù)

第一，變頻器技術(shù)。目前，變頻器在工業(yè)鍋爐行業(yè)應(yīng)用越來越普及。通過使用變頻器得以實現(xiàn)節(jié)約電能。相比于電動調(diào)節(jié)閥、風(fēng)門擋板等節(jié)流設(shè)備，變頻器的節(jié)點率一般能夠達到40%左右，則是根據(jù)需要而使用的電能。

這里對于對蒸汽鍋爐的給水系統(tǒng)進行變頻改造分析?；谙到y(tǒng)運行現(xiàn)狀，本著既能節(jié)能降耗，又能控制簡便、安全且投資較少的原則，我們設(shè)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(tǒng)，同時增加了變頻器、可編程序控制器（PLC）和控制信號轉(zhuǎn)換裝置。此方案由于存在閥門的調(diào)節(jié)，所以理論上不能最大限度地節(jié)能降耗，但實際應(yīng)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(tǒng)回水閥門關(guān)閉，仍大大節(jié)約了能源。且本方案充分考慮了系統(tǒng)運行的安全性，一旦變頻器故障，系統(tǒng)可立即自動由變頻運行狀態(tài)切換至原有工頻運行狀態(tài)，完全恢復(fù)改造前的運行狀態(tài)，保證鍋爐正常運行。變頻故障解除后，仍可方便地手動切換為變頻狀態(tài)，使變頻器方便地投入運行，且不影響鍋爐的運行。

第二，模糊控制技術(shù)。模糊數(shù)學(xué)基本思想是模糊控制的精髓，主要通過人類思維的模仿，進行系統(tǒng)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(fù)雜的情況特別適用。比如，模糊控制器要比傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器的功能強大得多。

第三，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。信息的傳遞和獲取在網(wǎng)絡(luò)下變得十分方便且迅速，具有較低廉的成本。信息數(shù)據(jù)的高效傳遞和獲取是工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排控制技術(shù)的基礎(chǔ)，下面則是具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用幾個方面。（1）要想實現(xiàn)鍋爐各控制節(jié)點的信息實時共享，就可以通過現(xiàn)場總線技術(shù)。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(xiàn)場總線技術(shù)有PROFIBUS、MODBUS、RS485等，傳感器采集到的過程參量能夠在現(xiàn)象總線的作用下，在工業(yè)鍋爐的各個控制節(jié)點之間進行有效共享，還包括相關(guān)的工作狀態(tài)、執(zhí)行器和控制器位置等信息，這樣無疑能夠使得信息利用率有效地提高。（2）以太網(wǎng)絡(luò)接口則是以工業(yè)控制計算機為核心的鍋爐控制系統(tǒng)的常用配置，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)（intranet）能夠借助以太網(wǎng)，實現(xiàn)鍋爐房的信息化連接。（3）通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，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(jié)能運行提供必要的技術(shù)保障。

第四，在系統(tǒng)綜合節(jié)能技術(shù)方面。相比于鍋爐效率，熱能系統(tǒng)運行效率的提高則具有更為廣闊的意義，結(jié)合筆者經(jīng)驗，相關(guān)的節(jié)能技術(shù)模塊安裝在節(jié)能控制系統(tǒng)中，主要有以下幾種：（1）氣候補償節(jié)能模塊，自動參考室外溫度變化情況，根據(jù)司爐人員的運行經(jīng)驗，補償控制鍋爐出水溫度。這種做法一方面符合司爐和鍋爐管理人員的習(xí)慣，一方面又能夠發(fā)揮自動設(shè)備的準(zhǔn)確可靠的特點。（2）鍋爐運行節(jié)能模塊，鍋爐的頻繁啟停現(xiàn)象能有效減少，這是通過控制燃油燃氣鍋爐的啟停周期，使得鍋爐燃料消耗能夠有效節(jié)約。（3）按需供熱節(jié)能模塊，在不同用途的建筑物中，一個熱能系統(tǒng)的供熱對象也有不同的用途，不同溫度的采暖熱水則可以通過相關(guān)的三通電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)，這樣就能節(jié)約大量熱能。

4、結(jié)語

我國環(huán)境大發(fā)展趨勢就是要求發(fā)展綠色經(jīng)濟和節(jié)能減排，應(yīng)該在相關(guān)的國家法律法規(guī)要求下，大力發(fā)展工業(yè)鍋爐節(jié)能減排控制技術(shù)，使得鍋爐設(shè)計效率與實際運行效率的差異縮小，更加符合我國節(jié)能減排的生產(chǎn)要求。