自动化在燃气锅炉供热和供热节能中的应用及方法

自动化在燃气锅炉供热和供热节能中的应用及方法

发表时间：2019-07-17T17:27:24.793Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：徐一雷[导读] 摘要：锅炉供热自动化是将供热系统内所有电气自动化设备和装置根据工艺需求合理组合，使用先进的计算机、控制器、通信设备按照设计者的要求，经过信号采集、分析判断、操作控制，实现对锅炉供热系统的监视、控制、保护、报警、数据记录等功能，并通过优化控制程序和控制方法达到节能的目的。

中国中元国际工程有限公司北京 100089摘要：锅炉供热自动化是将供热系统内所有电气自动化设备和装置根据工艺需求合理组合，使用先进的计算机、控制器、通信设备按照设计者的要求，经过信号采集、分析判断、操作控制，实现对锅炉供热系统的监视、控制、保护、报警、数据记录等功能，并通过优化控制程序和控制方法达到节能的目的。

关键词：自动化；锅炉；控制方法；节能前言

我国的供热系统主要采用集中供热的方式，这种供热方式在我国已经具有数十年的发展历史，尤其是对于温度较低的北方城市来说，近几年来燃气锅炉供热系统已经成为了北方冬季供暖的最主要方式。在过去的集中供热系统中，采用的是人工烧锅炉的形式，主要利用的是人工系统加热提供热量，但是这种方式存在着一定的能源浪费弊端，也容易造成成本流失的现象，而自动化系统的应用则解决了这些弊端，实现了供热系统的自动化和节能最大化。 1燃气供热系统中所包括的电气自动化设备和装置燃气供热系统中所包括的电气自动化设备和装置主要分布在燃气管网、燃气锅炉、供热管网中，由自动化系统完成对电气设备和装置的集中控制。

1.1燃气管道中所包括的电气自动化设备和装置

根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-2006)和《锅炉房设计规范》(GB50041-2008)的规定，燃气管道电气自动化设备和装置主要包括：燃气管道计量仪表，管道压力指示仪表，管道压力高，低报警装置，燃气调压间，锅炉房可燃气体浓度高报警传感器，报警控制器，燃气供气总阀，轴流风机以及每台锅炉燃气干管上应配套性能可靠的燃气阀组。

1.2燃气锅炉中所包括的电气自动化设备和装置

燃气锅炉中电气自动化设备和装置主要包括：燃烧机、锅炉控制器两大部分。其中燃烧机中还含有送风机、点火系统、火焰检测、燃气检漏装置、燃烧机程序控制器、风压开关、燃气低压开关、燃气压力开关等。

1.3供热管网中所包括的电气自动化设备和装置

供热管网是将锅炉的热量通过各种形式传递到用热用户。供热管网中所包括的电气自动化设备和装置有循环泵、温度传感器、压力传感器、液位计、泄压电磁阀、安全阀、软水器、补水箱、电气控制柜。所有设备和系统正确联动起来才能保证供热的正常运行。 2燃气锅炉自动化系统的构成

我国北方传统的供热方式是通过燃煤来提供热量，但是燃煤所制造的空气污染十分严重，这与我国提倡建设环保型社会的理念不符。所以为了进一步改善大气环境，尽可能广泛地使用清洁能源，我国北方地区逐渐使用燃气锅炉系统来进行集中供热。燃气锅炉系统在几年的发展时间里，其自动化的水平不断提升，燃气锅炉自动化系统也逐渐成型。燃气锅炉自动化系统并不是完全一体化的供热系统，其主要是由燃烧控制系统、燃气监测报警联动系统、供热系统三部分构成。

2.1燃烧控制系统

燃烧控制系统主要就是在燃料的燃烧阶段，通过对其燃料的配置和温度的控制来实现燃料的充分燃烧以及避免有害物质的不规范排放。锅炉燃烧控制系统会在燃料燃烧时对于天然气和空气之间合理的比例进行调配控制，尽可能地使天然气充分燃烧，避免燃气资源的浪费。与此同时，通过实时监测控制锅炉内的温度，有效减少有害物质的排放，包括氮氧化物和硫化物等的排放。这个过程是通过自动化的调节和适当的人工监控来完成的，有利于提高燃气锅炉的环保性与稳定性。

2.2燃气监测报警联动系统

燃气监测报警联动系统最主要的目的就是通过对于锅炉内空气的质量进行实时的监测，从而判断出燃气锅炉系统的工作状态是否处于合适的范围之内。燃气监测报警联动系统所包含的元件包括可燃气体报警器、风机联动箱、电磁阀联动箱三种，并且可以通过放置于锅炉内的报警探头来进行监测与报警提示。在实际的应用当中，可燃气体报警器与报警探头相连，对炉内的空气进行检测对比，判断气体含量是否处于安全规范的范围之内，一旦超过了安全范围，报警器就会发出报警信号，并且触动风机联动箱和电磁阀联动箱的启动程序，及时停止天然气的继续输入，保证燃气锅炉使用环境的绝对安全。

2.3供热系统

供热系统主要实现的就是将燃气锅炉产生的热量，通过各种形式的系统传播提供给取暖的用户，从而达到集中供暖的目的。供热系统将燃气燃烧产生的热能以热水的形式传输到各个交换站，然后交换站进行压力转换之后再提供给各个需要供暖的用户。供热系统也不是一个完全独立的系统，它包括了许多子系统，如水处理系统、恒压补水系统、外网供热参数调节系统等，这些系统的联合应用才能够达到供热系统的有效运用，将供热系统控制在整体联动的工作状态之中。 3自动化系统在燃气锅炉节能上的应用 3.1烟气温度控制

锅炉烟气中的水蒸气以液态形式排出锅炉，在保证一次网温度的同时，根据排烟温度传感器调整输出负荷，使排烟温度降到60 ℃以下，使烟气中的水蒸气发生冷凝，利用烟气显热和液化放热最大化提升燃料利用率，使锅炉效率接近极限。

3.2气候补偿

室外温度变化是影响建筑物内温度变化的决定性因素（图1），所以根据室外温度的变化来调节供水温度，维持室内温度稳定。室外温度越高，输出负荷越小；室外温度越低，输出负荷越大。这样既提高了舒适性，又降低了运行费用。热水温度越低，散热越小，有研究表明，供热温度每降低2℃，将节约1%能源。