DCS在锅炉能效分析上的应用

江川

摘 要：锅炉系统对公司来说，属于关键设备，并且属于能源消耗大户。如果可以将锅炉能耗数据进行自动收集并加以分析，并预计锅炉可能会发生的能耗的事故，对相关的设备做出设备状态检修或维修预测，不仅可以提高设备的使用率，还可以有效减少能源浪费，提升公司的经济效益。以往技术人员虽然在能耗信息处理时采用了半自动化方式，这种人工方法处理问题速度慢，如果对一些相关数据的发现、处理不及时就会导致锅炉系统运行不正常。鉴于上述情况，有必要创建一个基于DCS系统下的能效比模块，来及时、在线地对能耗故障有关的数据进行处理，得到能耗故障原因和操作指导，从而使系统尽快恢复正常，保证能耗降低到正常范围。

关键词：锅炉；能效比；数据分析

中图分类号：TK223.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）03-0180-02

Abstract： Boiler system is a key equipment for the company， and is a large energy consumer. If the boiler energy consumption data can be automatically collected and analyzed， and the boiler energy consumption accident can be predicted， the equipment condition maintenance or maintenance forecast can not only improve the utilization rate of the equipment， but it can also effectively reduce energy waste and enhance the economic efficiency of the company. In the past， technical personnel adopted semi-automatic method in energy consumption information processing， but this manual method is slow in dealing with problems. If the discovery and processing of some relevant data are not timely， it will lead to abnormal operation of the boiler system. In view of the above situation， it is necessary to create an energy efficiency module based on the DCS system， to process the energy consumption fault data timely and online， and to get the energy consumption fault reason and operation guidance， so as to make the system return to normal as soon as possible and ensure that the energy consumption is reduced to the normal range.

Keywords： boiler； energy efficiency ratio； data analysis

中国“十三五”的规划将节能减排作为未来重要的考核指标提上议事日程。全社会的节能关系到中国社会的可持续发展，是全面贯彻科学发展观，以供给侧改革转变经济增长方式，进一步加强我国综合竞争力的重大举动。

经过较长时间的能效测试分析得出，我们发现锅炉运行状况的变化是影响锅炉热工效率的重要的因素，若要提高锅炉能效，唯一的途径就是多想办法减少锅炉的各种热损失，提高可利用有效热量。能效比研究的目的在于找出能源浪费的地方，从而有针对性地制定节能措施。

1 主要研究内容

为了更好地对锅炉进行节能降耗工作，本研究从控制系统的基本原理出发，针对天然气锅炉能效比特有特点，在程序开发中采用了模块化的设计，再通过实际的运行对锅炉采集的能效比数据进行收集分析和研究。具体工作内容如下：

（1）PLC控制部分是整个控制系統核心内容，为了提高工业天然气锅炉自动化控制系统效能，有效针对锅炉多输出、多输入、非线性多变量的耦合而产生的控制方面难度，增强系统实时性，可以使控制系统在抗干扰及控制精度等方面得到极大的提高。

（2）针对能效比数据收集分析等工作需要完成控制系统设计时确定的各项系统功能要求，系统程序的开发过程中采用模块化设计，从而实现智能控制。

（3）经过对公司天然气锅炉控制系统不断改进和反复调试，以及将能效比数据分析研究后提出整改锅炉措施，锅炉燃烧效率明显得到提高，生产过程中自动控制得以实现，节能效果得到很大程度体现，另一方面减少了人员劳动强度，取得了较好的社会效益和经济效益。

2 天然气锅炉能效比数据分析方法研究

2.1 影响工业锅炉能效比的因素分析

（1）控制锅炉排污率。

（2）保养好锅炉的炉墙、保温层。

（3）通过调节燃烧器调整好天然气和风量的比例，使天然气尽量完全燃烧。

（4）以前水处理系统老旧，水质无法达到天然气锅炉燃烧要求。

（5）控制锅炉启停设定的温度范围小于锅炉循环水的波动范围，可能会造成锅炉频繁启停。

2.2 工业锅炉能效比的评测方法及公式

工业锅炉综合能效按（1）计算：

2.3 提升锅炉能效比的方法及研究

（1）测试的2号燃气锅炉2-9月的部分参数及锅炉效率值如表4所示。从表中列出的测试的结果和现场的测试了解，将目前天然气锅炉实际的运行状况以及存在主要问题归纳如表4。

以上取公司2#燃气锅炉（煤改气锅炉）在2014年2月至9月的运行数据。通过气/汽比和水/汽比来分析2#锅炉的能效比并分析和改进能源消耗。

（2）整体锅炉的运行调试水平差，主要表现为锅炉运行的过量空气系数的控制不合理（燃烧机国外调试专家来之前，燃烧机自控在过剩空气系数上变动极大，造成锅炉天然气能源大量浪费且蒸汽出量偏小）。

3 锅炉能效比分析方法及结果

使用此种锅炉能效比方法分析后，并按照锅炉厂家设计的锅炉热效率数据，可直接看出，该锅炉一直未能达到厂家承诺燃烧数据，共同分析原因得出由于该锅炉使用水硬度超标，造成锅炉手动排污频繁，造成排污率增高，锅炉排污量增高会带来工质和热量的更多的损失等原因。

3.1 影响锅炉能耗原因及提高能效比的方案

经过各方分析，得出下列影响锅炉能耗原因及提高锅炉能效比的方案：

（1）控制锅炉排污率。

（2）保养好锅炉的炉墙、保温层。

（3）通过调节燃烧器调整好天然气和风量的比例，使天然气尽量完全燃烧。

（4）公司新上水处理系统，并且只要操作、维护管理得当，系统所产水质达到锅炉生产要求为前提，可达到锅炉厂家的设计热效率。

（5）控制锅炉启停所设定的温度范围远小于锅炉循环水波动范围，造成锅炉频繁启停，所以可通过将控制锅炉启停的温度范围放大的方法来处理。

（6）要求锅炉司炉工勤巡检，减少锅炉跑冒滴漏等严重影响锅炉耗能的现象。

3.2 能效比总结

通过公司2号天然气锅炉运行8个月后能效比结果影响分析，并结合生产实际情况、场地、用气情况等多项因素，找出了使用环节影响锅炉能效比的各个因素；通过燃料的种类和不同的负荷需求情况压力、温度、水位等锅炉运行重点参数对过剩空气系数、排烟温度、炉体外表面温度等方面因素影响，分析研究压火、电子比例调节、点火、升压、停炉等各种操作程序，合理调节燃料的流速、风量配比，减少排烟热损失和不完全燃烧损失，最大范围地减少各项热损失，提高锅炉运行效率，提升锅炉运行的经济性，并确保锅炉能效测试结果的准确性。

4 结束语

本论文就锅炉的自动化控制系统中很小部分（基于PLC系统下的能效比分析）进行了研究，对实际生产中的锅炉的控制流程及其影响能效比的各种因素进行了分析，并针对能耗比数据未达到理想值的情况进行自动及手动改进。自动化控制系統经过能效比模块对能效数据进行收集和比对，对水位、鼓风、蒸汽压力等三个重要控制回路进行控制。某组态软件是锅炉控制系统的应用软件，通过某组态软件，在控制界面上可以进行各种功能性的操作。所以通过此次的锅炉控制系统中能效比的研究，可以预见的是，在未来将会取得非常好的经济效益和社会效益。

参考文献：

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