自动化系统在燃气锅炉集中供热及水力平衡节能技术上的应用探析

马跃

（天津市河西区热力工程服务有限公司，天津 300202）

我国在供热方面采取集中供热的方式，所以使用燃气锅炉进行供热的技术发展始终在前列。目前，技术人员提出了新方式，即把自动化系统应用到燃气锅炉中，以此降低能源的损耗、提升燃气锅炉供热的效率。

1 燃气锅炉的优点

我国在供热方面始终采取燃气锅炉，其优点较多：第一，对环境造成的污染较小。燃气锅炉在工作中使用的是天然气这种清洁能源，天然气的成分中含有较少的硫、氟等具有污染性质的气体。因此，在燃烧过后所产生的污染物极少，可以直接进行排放。第二，所用资金较少。燃气锅炉不易受磨损且允许高炉膛热负荷，可以设置较高的烟速从而控制炉膛体积。燃气锅炉燃料输送及其他辅助设备少、功率小、连续运行时间短，所以耗电量低，费用较省。第三，燃气锅炉设备启动快。燃气锅炉的配套设施较少系统结构简洁且使用灵活，在进行检修保养时也比较方便。第四，节约能源。燃气锅炉不需要煤灰堆放地，节省用地。燃气锅炉比燃煤锅炉辅助设备少，所需工作人员少，负担工资及福利费用就要少得多。燃煤锅炉和燃气锅炉正常生产用水相等，但燃气锅炉节约了燃煤锅炉用来除尘、除渣等防尘的辅助用水。第五，降低人员劳动强度。燃煤锅炉在煤的输送、除渣过程中都需要高强度的体力劳动，而燃气锅炉工作人员劳动强度较小。

2 燃气锅炉自动化系统构成

2.1 燃烧控制系统

燃烧控制系统的主要作用就是对正在燃烧的燃料进行合理的配置以及控制好其温度，让燃料能够做到充分燃烧以防排放出一些有害物质。而且燃烧控制系统还可以控制燃料在燃烧过程中天然气与空气的比例，合理使用燃气资源，避免造成浪费。还可以对燃气锅炉内的温度进行检测，控制有害气体的排放，尤其是硫化物这类有毒物质。

2.2 燃气监测报警联动系统

燃气监测报警联动系统就是要实时监测燃气锅炉内的空气质量，对燃气锅炉系统的工作状态进行检测，分析其是否在一个合理的范围中。避免燃气锅炉系统的运行状态不佳从而产生危险对人员造成人身伤害。燃气监测报警联动系统主要包括以下几个构件：可燃气体报警器、风机联动箱、电磁阀联动箱。我们需要将这些构件放入燃气锅炉中进行检测，一旦发生数据不对称的情况，报警器就会进行报警，从而可以及时切断电源确保整个系统的安全。

2.3 供热系统

燃气锅炉的供热系统包括以下几个部分：水处理系统、恒压补水系统以及外网供热参数系统等。通过把这些系统进行综合运用便可以将热量以各种方式传送到居民用户中，有效保障供热效果。

3 自动化系统在燃气锅炉中的供热应用

3.1 应用变频技术

在自动化系统中，应用电动机变频技术的主要目的为节能和调速。交流电动机在运行过程中可以产生各种程度的谐波电压以及电流，能够使电动机在非正弦电压、电流下运行。变频调速器能否实现节电是由其负载的调速特性决定的。如果设备原来采用阀门控制流量，且不是满负荷工作，那么改为调速运行后均能实现节电目的。变频调速器在这类负载中的应用，节电效果尤其明显。在燃气锅炉自动化系统中，变频技术主要是能够节省经济，而且将其与计算机的控制系统相结合，可以简易系统管理工作。

3.2 热量控制技术

燃气锅炉进行集中供热过程时，自动化系统主要通过调节炉内温度来控制供热过程的。在温度的各种决定因素中，最重要的就是热量，在进行热量控制时，其难度系数比较高，对其影响因素也很多。因此，在控制过程中，所需要的时间会比较长。

3.3 数据传输与分析技术

在以往的数据处理方式中存在很多缺陷，传统的方式是通过人工进行收集数据、监控数据。在此过程中，需要大量的人力、物力支出，并且人工处理数据一定会存在误差性。例如，人工收集数据时记录有误差，数据传输时产生偏差等，这都会影响最终的结果进而干扰供热系统的工作进程。然而，自动化系统既能够避免这种状况的发生，防止因误差而导致的风险。与此同时，还可以减少人力、物力方面的支出，提高准确性和快捷性。

3.4 远程控制技术

在自动化系统应用的同时，还可以引进计算机网络远程控制技术，计算机技术和通信技术的结合形成了计算机网络即互联网，互联网将人与人联系起来，而物联网是对互联网的扩展，它将人与物、物与物互联起来，造就一个万物互联时代。物联网实现技术之一便是嵌入式，它依赖底层硬件实现。远程控制技术的应用可以提高集中供热工作的效率，从而节省资源。并且运用计算机远程控制技术还能够确保合理配置资源，避免资源浪费以及传统方式时间受控制。

4 自动化系统在燃气锅炉中的水力平衡节能应用

4.1 换热站的优化

换热站是集中供热系统中的一个重要组成部分，是处理水力平衡的关键。它主要是对热源过来的热进行了一次降温换热，并不生产热。然后，通过水泵将热量输送到居民住户。在集中供暖过程中的具体应用主要体现在：各换热站信息数据的备份、维护和管理，各换热站工作情况统计、分析。其工作原理为：板式换热站把一次网得到热量，自动连续的转换为用户需要的生活用水和采暖用水。即热水（或蒸气）从机组的一次侧入口进入板式换热器进行热交换后，从机口一次侧出口流出；二次侧回水经过过滤器除去污垢后，通过二次侧循环水泵进入板式换热器进行热交换，生产出与采暖、空调、地板采暖或生活用水等不同温度的热水，以满足用户的需求。为了更好地发挥集中供热系统的作用，应该对换热站进行优化。从设备方面出发：第一，在额定出力以及设计好的热负荷基础上，选择出换热器，再根据供热系统实际设计情况对换热器的热力能力开始校核；第二，选择合适的循环泵，因为它对供热系统的运行有很大的影响；第三，注意热网水力失调的相关影响，确保其造成的损失尽量最小。

4.2 小型热力站的优越性

热力站按供热的形式可以分为两种：直供站和间供站。直供站是电厂直接供给用户，其温度高且不易控制，浪费热能。属于最开始时电厂余热福利供热的产物。随着商品经济发展、热商品化，热力公司供热质量有了提升，便开始出现间供站，这属于集中供热。还有锅炉供热，省掉电厂环节，但是效率低，污染大已近淘汰。集中供热是发展方向，间供站为主。当热力站大时，一级网就会短，二级网长。而相比来说，一级网的温差会比较大，流量较小，因此需要使用的材料就少；二级网温差小，流量大，需要的材料多。总体来说，小型热力站具备的优势有以下几个方面：第一，能够更加精确地计算出热力站的热负荷，可以更有效地实现节能；第二，二次侧循环水泵可以精确地做到对每栋楼的流量以及水力情况进行确定；第三，小体积的机组压降会更小，从而能够节省成本；第四，管网的失水量会比较少，可以把一次网回水补到二次网中，节省了资金，同时，也能够减少对管子的腐蚀。

4.3 热网监控系统

热网监控系统即用计算机或其他的智能控制设备完成对热力系统的自动的检测与控制的一体系统。主要使用“热网数字化管理”，把所有的换热站现场仪表数据与现代通信技术相结合并上传至数据库，通过数据及时调整及做出回应，从而达到“节能降耗”目的。在使用热网监控系统时，能够及时查看到参数的变化情况，了解系统的工作状态，随时做出调整。热网监控系统还有很多优势：第一，能够解决热网的运行失调情况，保持热网运行平衡从而提高供热的效果；第二，可以做到节能降耗，它能够根据室外温度自动调节供水温度；第三，热网监控中心的数据几乎与现场数据保持同步，这是以往热网运行中投入多大的人力及物力都不可能实现的。

5 结语

综上所述，燃气锅炉包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等许多种类，其中燃气热水锅炉也称燃气采暖锅炉和燃气洗浴锅炉，燃气锅炉和燃油锅炉、电锅炉比较起来最经济，所以我们国家主要选用这种方式进行供热。目前，锅炉的发展，一直朝着节能、高效、环保的方向发展，而燃气锅炉就满足了这三点的需要。而且国家正在大力推行煤改气政策，由此可见，燃气锅炉必然是将来大力推广的锅炉产品。