锅炉供暖控制系统设计

锅炉供暖控制系统设计

廖云锋

杭州德联科技股份有限公司 ,浙江 杭州 310000

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，在我国部分偏远地区普遍使用的锅炉供暖技术中，相当多的锅炉仍旧采用传统方式对整个供暖过程进行控制，整个过程能源浪费严重，设备的启停、燃料的投放等都过度依赖操作员人工操作，无论是从工作效率还是工作安全角度，都不是很好的选择。整个供暖系统全部由计算机实现自动控制，系统的操作除了工程师外，操作员也可以很容易操作整个系统的运行，这样就节省了大量的人力资源，并且整个操作过程可以在操作室进行，保证了整个操作的安全性^[1]。

关键词：既有；供暖；调研；问题；改造

引言

随着经济和科技水平的快速发展，为有效降低燃气锅炉氮氧化物排放浓度，提升锅炉利用效率达到烟气低污染排放目标，提出基于吸收式换热的烟气低污染排放方案。对燃气锅炉进行正、反平衡检测，检测不同工况下稳定运行时的数据;分析燃气锅炉烟气中氮氧化物转化和扩散过程，组建吸收式换热的烟气余热利用系统，引入基于遗传算法，将各变量最佳个体相对的改变区域作为参变量新的初始化区间，完成低污染排放任务^[2]。

1 锅炉供暖系统工艺简介

整个燃气锅炉供暖系统的工作流程为：向燃烧器内供应天然气与空气的混合燃料，点燃后对锅炉内的水进行一次加热，同时，锅炉内的进口与出口的水是通过水温造成的重度差进行循环，将热水传输给需要供暖的区域，对循环回来的冷水进行加热。整个系统主要由管道内水循环和锅炉燃烧两部分构成：1）管道内水循环：自来水经过过滤软化处理以后，经由分水器进入供暖管道内部，送入锅炉中，进行加热后，经由换热泵管网送至用户处用于取暖。经由用户出散热后，经过换热站，再次经由循环泵管网送至锅炉内加热。2）锅炉燃烧系统：由鼓风机向燃烧炉内输送一定比例的天然气和空气，进行点燃后，对锅炉内的水进行加热。

2 锅炉供暖控制系统设计

2.1 控制中心硬件设计

对码键是控制中心和多个子系统组网时的配对按键，只有和控制中心配对成功的子系统才能和控制中心进行通信，配对的原理是配对双方都按下对码键，控制中心向子系统发送子系统的地址，子系统接收到地址后将地址保存到flash内部，以后启动时首先读取地址，子系统接收数据后首先对比地址是否和自己相同，相同的话对数据进行处理，否则不做任何处理，控制中心和下一个子系统配对时，发送的地址自动增加，以此来区分是给谁的数据。功能键是为了设置温湿度上下限以及供暖形式。

2.2 变频调速节能技术

变频调速控制是既有住区供暖系统改造的常用手段，不仅减少能量损耗，还能稳定系统运行。在供暖系统改造时，主要应用场景有锅炉送、引风机的风量调节、循环水泵的流量调节和补水泵的定压控制，通过直接加装变频器或者更换变频设备实现变频调节。当变频调速技术应用于循环水泵时，在改造过程中应注意以下几点问题：一是在改造前对管网做好流量分配的基础工作；二是基于水泵性能曲线和管网特性曲线确定合理的变频控制原理，并考虑不同时段、不同区域的控制方案；三是合理选择变频的频率区间；四是注意变频器的日常维护保养，工作环境温度、湿度的变化都将对其可靠性造成影响。此外，为进一步减少循环水泵的能量损耗，在传统循环水泵变频的基础上，分布式变频系统概念被提出，并广泛应用于集中供暖系统改造工程中。

2.3 烟气排放扩散迁移规律及烟气余热利用系统构建

燃气锅炉的排烟飘至烟囱底部，被安置在烟气冷凝换热器顶部的引风机抽出，和吸收式热泵的排烟混合后进入冷凝换热器内，系统排烟温度下降至29℃以下后被传送至烟囱内释放于空气。在烟囱抽出烟气和送回烟气口中间安置一个隔板，文章系统为直接接触式烟气冷凝换热器。烟气冷凝对排烟组分的净化是项复杂的传热传质流程。烟气冷凝是烟气内水蒸气在换热壁面上凝固为液膜或微小水滴，整合成大水滴或微小细流。在此流程中，烟气内不同组分会融进冷凝水溶液内部，剔除烟气内有害物质，让排烟中的污染气体浓度减少。

2.4 实现锅炉智能化管理

可以将计算机技术与锅炉系统的管理工作相结合，计算的精准计算能力可以将锅炉设备之间的联系变得更加顺利，这样燃煤所获得的热能也会有所提高，计算技术还可以实时监控锅炉的实际参数，让管理人员对锅炉有一个准确而及时的了解，这样若是出现问题可以及时地做出应对措施，将损失降到最小，还可以保证火力发电厂的稳定供电和供电质量。

2.5 监控系统软件设计

整个监控系统软件由上位机软件WinCC和下位机软件STEP－7两部分组成。其中下位机软件设计采用西门子STEP－7编程软件进行子程序的控制，包括通信子程序；控制子程序包括温度控制子程序、压力控制子程序、燃气量控制子程序和采样子程序等。通过以太网与PLC程序相连接，将整个控制系统的运行情况以动态形式显示出来。监控画面包括参数设定区域：操作员可以在监控室对监控系统的参数进行调整；报警区域：监控画面可以实时显示整个控制系统的运行情况，当整个系统操作过程中锅炉压力、天然气浓度、送水温度以及回水温度不在设定范围内时，启动报警程序，工作人员对整个运行系统进行参数调整或者急停等；数据报表：方便工作人员参考和查找历史数据，对整个系统运行过程把握更准确。

2.6 智慧供暖集成化管理技术

在既有住区供暖系统的节能改造中，由于运行管理水平的限制，常常使改造不能达到预期效果。近年来，随着互联网和人工智能技术的发展，建立一体化的集成智慧供暖平台应运而生，综合解决供暖系统热力失调、能源浪费、管理水平低下等问题，将智慧供暖技术应用在热源、换热站、热力管网、热力入口、热用户等各环节，实现仪表管理、采集终端管理、能耗管理、远程控制、数据分析展示、数据报表等功能。根据实际工程案例，采用智慧供暖集成化监控平台，可以实现10%~20%的节能。

3 结语

多功能自动供暖控制系统解决了冬天没有暖气的问题，系统根据远程终端指令、手动按键或根据室温自动调节三种供暖方式。系统可根据空气质量进行声光报警、自动启动加湿器或打开门窗进行通风，同时实现对整个燃气供暖过程的监控、监测、参数设定以及数据记录。保证安全运行的同时也保证整个控制过程更加高效。我国既有住区供暖系统改造工作历经近三十年的推进和发展，取得了初步成效，但依旧存在环境污染严重、缺乏精细化调适、施工和管理落实不到位等问题，针对当前改造现状，从降低供暖能耗、提升供暖效果和低碳环保的需求出发，研究集成化、智慧化、精细化的改造技术是未来供暖系统更新改造的重要方向^[3-5]。

参考文献:

[1]王纪晔，赵亚笛，罗志云，等．不同稀释剂对燃气锅炉NOx排放及燃烧稳定性的影响[J]．环境工程，2019，37(8):148－153．

[2]时盼盼，吴春玲，付强.既有居住建筑智慧供热系统节能改造案例[J].城市管理与科技，2018，20（05）:58-61.

[3]张明，于淼，徐良胜，等.智慧热网框架下节能改造实例分析[J].煤气与热力，2017，37（10）:18-23.

[4]李孝俊，张世钰，于金龙，等.老旧小区实施集中供热节能及计量管控系统改造的研究[J].建设科技，2015（02）:39-42.

[5]姬海民，王电，石敬恒，等．基于FGＲ系统的新型低氮燃气燃烧器在燃气锅炉NOx排放中应用[J]．热力发电，2018，47(2):103－107．