燃气锅炉的节能运用与技术控制探析

燃气锅炉的节能运用与技术控制探析

肖国伟

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心 河南郑州 450000

摘要：在当前节能降耗理念的影响下，各行各业都在积极探索节能技术和节能途径。对于燃气锅炉来说，其在实际运行过程中需要消耗较大的能量，如何降低能耗，提升燃气锅炉的节能效果是值得考虑的。

关键词：燃气锅炉；节能运用；技术控制

1燃气锅炉供热流程

燃气热水锅炉开机启动后，先进行炉膛扫风，清扫完后，向燃烧反应釜投入燃气与空气，进行混合燃烧，加热炉水。当炉水温度达到要求后，一般燃气热水锅炉出水温度不高于85℃，通过换热站与二次供水管网中的循环水进行热交换。由于学校供热区域较为集中，供水管网较短，故校内只配备一处换热站。二次供水管网中被加热的水由循环水泵提供动力，由补水泵对管网进行补水，经分水器流至各个供热区域内的建筑物，通过散热器进行热量传递。传递完热量的循环水又通过二次回水管网汇集至集水器，最后回到换热站，完成一次供热循环过程。系统中，各类风机、水泵并不总是工作在工频，因此均采用变频控制，减少电能损耗，节省能源。燃气锅炉与燃煤锅炉相比，其优势在于投入设备较少，且天然气充分燃烧后不会产生固体灰渣，因此不需要炉排设备和排渣设备，减少了投入使用设备的数量，精简了燃烧过程。在燃烧性能和经济社会效益方面，燃气锅炉相比燃煤锅炉更具优势。燃气锅炉供热系统中，燃烧效率更高，燃烧过程更加环保节能，系统运行更加安全。因此，中小型燃气锅炉已开始逐渐取代中小型燃煤锅炉的作用，具有十分广阔的发展前景。

2燃气锅炉节能运行控制技术要点

燃气锅炉的排烟量越大，温度越高，所损失的热量就越多，所以我国致力于降低燃气锅炉的排烟热量损失的研究，例如，当油烟的温度上升18℃，再损失就会上升1%。主要分为2种方法：一种是冷凝式，利用燃气锅炉排放的烟气中吸收水蒸气在气化时所生产的潜热。一般使用的锅炉会将烟气中的大量热量传递给水，可是冷凝式的燃气锅炉在吸收烟气中部分的水蒸气，还能冷却气化所产生的潜热；另一种方法就是分离式的，可以将燃气锅炉所排烟余热回收。此种方法可以高效率地回收燃气锅炉所排放的烟气余热，可是也存在一些缺点，例如，分离式的方法是利用接触换热器来实现气体的液化过程，可是由于分离式能吸收烟气中大量的有害物质。当接触换热器直接将所回收的气体进行液化时，所液化出来的水质为酸性，是不能正常使用的。因此，分离式的方法由于企业条件的受限，不能使用该方法对所排放的烟气中的余热进行回收利用。此外，锅炉设备本身以及附属的其他设备，风道等在散热过程中会带来较大程度的热浪费，因此解决该类问题可以从设备本身进行改良，也可以通过对风道进行改良设计，降低散热损失，尤其针对保温散热系统进行改革等。

3燃气锅炉的节能运用与技术控制

3.1冷凝燃气低氮热水锅炉

冷凝燃气低氮热水锅炉是目前市场上较为推崇的产品之一，具有很大的节能环保优势，它的燃料为气体，主要是天然气、煤气、液化石油气和沼气等，但使用最多的燃料是天然气，所以我们也可以称燃气热水锅炉是天然气锅炉。作为燃气热水锅炉的模块炉热效率高、升温快、运行成本低、智能化操作、外形美观等优势。冷凝燃气低氮热水锅炉每个模块独立运行，不影响整个系统运行时单个机组的故障，无须备用热水锅炉，占地面积小，可安装在热水锅炉中。房屋的投资成本增加了地下室等小型设备的现场利用率。在繁华的黄金商业区，它为酒店、办公楼和组织节省了空间，为热水锅炉节省了更多的土地投资和建设成本。热水锅炉可以无人值守，大大降低了管理成本和工人工资。能效高，可节省燃气运行费用。采用冷凝原理，高性能比例燃烧系统，比如电磁燃气阀，自动调节功能，节省燃气，热效率高达108.9%。这不仅延长了模块化热水锅炉的使用寿命，而且还为用户节省了客观成本。

3.2燃气锅炉供热系统节能运行

燃气热水锅炉供热过程中，用户对热量的需求在不同时刻产生变化，其外部因素包含室外气温、光照、供水管网压力、流量等。当供水管网通过热交换器供给的热量超过用户需求热量时，会造成多余热量损失；但如果供给热量不足，就会导致室内温度无法达到用户预期。所以，合理的热负荷预测需要从用户需求出发，将供热过程人性化。燃气锅炉智能供热系统搭建在UW500DCS系统上。硬件方面，分别对操作员站、现场控制站、通讯网络、I/O接口及现场设备进行选型设计；软件方面，在UWinTech3.0中分别对硬件配置、I/O模块、数据库以及监控画面进行组态设计，并设计各控制子系统程序流程图。控制系统将实现燃气锅炉供热的智能控制，达到高效节能的目的。DCS控制系统的核心是现场控制站。现场控制站对现场所有的DCS设备进行管理控制，并通过设定好的控制算法对系统进行控制。它由主机、控制模件、通讯模件、电源模件、I/O模件等构成。（1）控制模件：控制模件采用型号为UW5101的控制模件。控制模件组成包括CPU模块、冗余驱动模块、数据采集模块等。具有I/O进行信号处理、计算控制回路、处理网络等功能。模件配备双重冗余配置，对系统的稳定运行和实时响应做出保障。（2）通讯模件：通讯模件选用型号为UW5131的通讯模件。通讯模件配备双冗余配置，还能为用户提供4路隔离型的RS-485通讯接口。不仅支持ModbusRTU主站协议，能够实现第三方智能设备的数据导入。（3）电源模件：电源模件选用型号为UW5411的电源模件。电源模件提供两种模式5VDC和24VDC的电源输出，用来对现场控制站内部控制模件、I/O模件等进行供电。电源模件也采用1:1冗余模式。（4）I/O模件：DI模块采用型号为UW5311的数字量输入模件。UW5311具有32条相互独立隔离的通道，能够确保当其中一个通道发生故障时不影响其他通道工作；采用独立的+24V电源进行供电；模件具有过流保护装置，保证系统的安全性。DO模块采用型号为UW5322的数字量输出模件。UW5322具有16通道。其模块结构与工作特点与UW5311类似。AO模块采用混合输入输出模件UW5231模件。UW5231具有16通道。模块的点点隔离、点点配电、点点在线更换功能。模块内部设置隔离电路，作用是将输入、输出、电源三部分相互隔离，提高系统的稳定性。AI模块选用UW5212模件，UW5212有16个通道，模块能够对模拟电流信号和模拟电压信号做出检测并接收；模件与系统其他模块之间设置电气隔离，提高模块工作稳定性。操作员站作用是统一管理各现场控制站，对整体控制系统运行情况进行实时监控和管理，通过管理数据库对系统实时运行参数进行收集备份，并对现场设备的突发状况进行报警。现场操作员站的配置参数如下：操作员站由显示器、键盘、鼠标、打印机、主机等设备组成；操作员站/工程师站选用戴尔T5810工业级计算机，选用32位微处理器，CPU时钟频率为3.0GHz，RAM为4GB，高速硬盘500GB，标准的100M以太网卡；操作员站之间相互备用；采用密封较好、防水防尘且能够允许自定义功能键的专用键盘。MNet采用以太网，对整个供热系统进行管理通讯。SNet是指操作员站和现场控制站之间的网络通讯，通过工业以太网进行通讯；SNet采用冗余结构，在某一部分网络发生故障的情况下，仍然能保持正常通讯。本项目现场有大量的现场设备，包括各类温度、压力、流量传感器等。设备之间采用Modbus通讯协议进行通讯。通过Modbus协议，各控制器之间可以进行通信；控制器通过以太网与第三方设备也可以进行通信。Modbus通讯协议位于应用层，并且，Modbus通讯协议支持与外部设备通讯功能。

4结束语

综上所述，在燃气锅炉的运行过程中，有关锅炉的节能运行与技术控制占据了重要地位，燃气锅炉制造和运营企业应结合锅炉实际运行中所遇到的相关问题，结合当前流行技术手段和技术发展方向，有针对性地进行节能技术的改造与运用，有力地推动燃气能源利用效率的显著提高。

参考文献

[1]张向宇,白文刚,贾子秀,等.空气分级对旋风燃烧液态排渣及NOx排放的影响[J].燃烧科学与技术,2020,26(04):376-381.

肖国伟电气高级技师，锅炉电器维修工作