電鍋爐采暖控制系統(tǒng)的研究

　近年來(lái)集中供熱發(fā)展較快，以往的供熱因受其它次能源的制約，基本上都是以煤作為燃料，隨著石油天然氣的開(kāi)發(fā)國(guó)家的西氣東送和電力供應(yīng)的充足以及其他能源地?zé)岬鹊某霈F(xiàn)，使各種能源進(jìn)入供熱行業(yè)成為可能。但是，我國(guó)境容量已達(dá)極限，⑴2排放量位居世界第，其中暖通空調(diào)在我國(guó)溫室氣體排放中約占15，因此如何實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展，合理利用自然資源保護(hù)環(huán)境，成為供熱行業(yè)需要面對(duì)的個(gè)重要問(wèn)。

　　目前，我國(guó)已經(jīng)有幾個(gè)主要大城市采取措施，在城區(qū)限期取締切燃煤鍋爐。那下步我們到底應(yīng)該采用什么樣的熱源形式來(lái)代替燃煤鍋爐，做到既滿足環(huán)保要求，又能節(jié)能經(jīng)濟(jì)。

　　2采暖系統(tǒng)方案的比較就目前而言，燃油鍋爐較少，今后發(fā)展的主流產(chǎn)品將是電熱鍋爐和燃?xì)忮仩t，下面就電熱鍋爐和燃?xì)忮仩t作下比較2.1社會(huì)效益電熱鍋爐與燃?xì)忮仩t相比，更易全自動(dòng)監(jiān)控具有過(guò)溫過(guò)壓過(guò)流短路斷水缺相等多種自動(dòng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電體化，設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積減少近半，可利用樓宇的地下室或樓頂空間而無(wú)需專門(mén)建造鍋爐房。電熱鍋爐的效率可達(dá)9598，且無(wú)噪音和有害物質(zhì)的排放，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)消防勞動(dòng)衛(wèi)生等特殊要求，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　特別指出，談電熱鍋爐必談蓄熱和低谷用電，否則沒(méi)有實(shí)際意義。因?yàn)闊嶝?fù)荷高峰往往是電負(fù)荷高峰，而高峰負(fù)荷高峰電價(jià)和電網(wǎng)的低負(fù)荷率掩蓋了電熱鍋爐的所有優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電力部門(mén)和用戶都無(wú)吸引力，無(wú)蓄熱的純粹電熱鍋爐沒(méi)有生命力和競(jìng)爭(zhēng)力。采用了蓄熱電鍋爐后，低谷負(fù)荷和低谷用電量大大提高了，對(duì)電力系統(tǒng)削峰填谷，抑平負(fù)荷具有很大的作用。

　　蓄能電熱鍋爐主要是在電網(wǎng)低負(fù)荷時(shí)起動(dòng)，產(chǎn)生的熱量蓄存于蓄能水箱或水池中，平峰時(shí)給予少量補(bǔ)充，電網(wǎng)高峰時(shí)停運(yùn)，而以蓄能裝置供熱。對(duì)電力部門(mén)而言提高了負(fù)荷率，對(duì)用戶而言減少了電費(fèi)支出，此時(shí)電熱鍋爐的所有優(yōu)點(diǎn)都得以充分體現(xiàn)，這些都是燃?xì)忮仩t根本不可能達(dá)到的。2.1經(jīng)濟(jì)分析電熱和燃?xì)鈨煞N系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)比較，主要包括收穡日期2⑴105系統(tǒng)的次設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，下面以1000，2北京地區(qū)1201供暖建筑作為條件進(jìn)行比較說(shuō)明類另1燃?xì)忮仩t全谷電運(yùn)行谷電平電運(yùn)行型號(hào)萬(wàn)元次輔助設(shè)備萬(wàn)元煙囪消聲消防設(shè)備泵蓄熱水箱1503泵閥蓄熱水箱75以3泵閥門(mén)閥門(mén)軟化水箱15門(mén)軟化水箱47軟化水箱25投安裝費(fèi)萬(wàn)元資總計(jì)運(yùn)行費(fèi)用萬(wàn)元從1中可以看到，利用低谷電供熱，次投資比燃?xì)獾囊�貴，但運(yùn)行費(fèi)用很低，般運(yùn)行3 5年即可回收成本。而且隨著電力市場(chǎng)的開(kāi)放，電力呈現(xiàn)供大于求的形勢(shì)，電價(jià)也將逐步下調(diào)，峰谷電價(jià)將相差越來(lái)越大，如果能更充分地利用低谷電量，使用電鍋爐將會(huì)帶來(lái)更可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　3蓄熱電鍋爐采暖系統(tǒng)控制器的研究電鍋爐采暖系統(tǒng)控制器的主要功能是根據(jù)測(cè)量到的供水溫度和回水溫度，通過(guò)改變投入加熱器的數(shù)目和循環(huán)泵的流速，使供溫和回溫保持在要求的范圍內(nèi)，并盡可能充分地利用低谷電量，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。并在異常故障過(guò)溫過(guò)壓過(guò)流短路斷水缺相等的時(shí)候，具有自動(dòng)保護(hù)功能。目前比較流行的控制器般采用微機(jī)控制。微機(jī)控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如許多的控制功能可以通過(guò)軟件的方法實(shí)施，減少了硬件結(jié)構(gòu)，使控制系統(tǒng)的故障率降低，提高了控制系統(tǒng)自身的可靠性；控制方式可以方便地修改，靈活性較大，控制的參數(shù)可方便地設(shè)置和修改，大大加快了裝置的研究開(kāi)發(fā)周期；實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)字控制，消除了模擬電路易受溫漂等帶來(lái)的參數(shù)變化影響；采用微機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。

　　但是目前的采暖控制器的控制策略還有些不足之處，主要有供溫和回溫的設(shè)置沒(méi)有考慮晝夜溫差的變化。在北方地區(qū)，天的溫度變化可以達(dá)到十幾度，如果采取單的供溫和回溫，有可能在溫度最高時(shí)候，感覺(jué)太熱，而在溫度最低的時(shí)候，感覺(jué)太冷。

　　沒(méi)有考慮周六周日和節(jié)假日的影響。采暖系統(tǒng)的用戶很多是學(xué)校政府辦公大樓，周六周日不上班，如果還是按照通常的控制策略，勢(shì)必造成很大的資源浪費(fèi)；由于采暖季節(jié)般在月次年4月，在這期間有兩個(gè)長(zhǎng)假期元旦和春節(jié)，顯然這兩個(gè)時(shí)段的控制策略也應(yīng)該作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。另外，夜晚般也是沒(méi)有人的時(shí)候，按道理要適當(dāng)切除部分加熱器，但是晚上是低谷電價(jià)的時(shí)段，我們卻希望能多利用低谷加熱蓄能。

　　為了解決上述問(wèn)，對(duì)控制策略作出了定3.1投切加熱器控制策略加熱器控制的依據(jù)是供水出口的采樣溫度丁供溫，將它與微機(jī)設(shè)置的丁供溫設(shè)置進(jìn)行比較，為了減少環(huán)境氣溫變化的影響，了供溫設(shè)置經(jīng)過(guò)氣溫丁氣丁供溫設(shè)置=丁供溫標(biāo)準(zhǔn)供，1氣溫丁氣溫標(biāo)準(zhǔn)丁供溫標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)供水溫度；丁氣溫標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)氣溫；1供供水溫度的修正系統(tǒng)，大于零的常數(shù)；以上個(gè)參數(shù)是可以設(shè)置存儲(chǔ)在微機(jī)系統(tǒng)里的，主要規(guī)定了在某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境氣溫下的標(biāo)準(zhǔn)供水溫度。當(dāng)實(shí)際的氣溫大于標(biāo)準(zhǔn)氣溫的時(shí)候，供水溫度適當(dāng)減小；當(dāng)實(shí)際的氣溫小于標(biāo)準(zhǔn)氣溫當(dāng)丁供溫丁供溫設(shè)置時(shí)，切組加熱器；當(dāng)丁供溫丁供溫設(shè)置時(shí)，投組加熱器；3.2循環(huán)流速控制策略循環(huán)流速控制的依據(jù)是回水的采樣溫度丁回溫，將它與微機(jī)設(shè)置的丁回溫設(shè)置進(jìn)行比較，同樣氣溫丁氣的修正，修正公式為丁回溫設(shè)置=丁回溫標(biāo)準(zhǔn)回，1氣溫丁氣溫標(biāo)準(zhǔn)丁回溫標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)回水溫度；丁氣溫標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)氣溫；1回回水溫度的修正系統(tǒng)，大于零的常數(shù)。

　　以上個(gè)參數(shù)也是可以設(shè)置存儲(chǔ)在微機(jī)系統(tǒng)里的，主要規(guī)定了在某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境氣溫下的標(biāo)準(zhǔn)回水溫度。當(dāng)實(shí)際的氣溫大于標(biāo)準(zhǔn)氣溫的時(shí)候，回水溫度適當(dāng)減��；當(dāng)實(shí)際的氣溫小于標(biāo)準(zhǔn)氣溫的時(shí)候，回水溫度適當(dāng)增加。1化氣溫修正當(dāng)丁回。丁回溫設(shè)置時(shí)，減少循環(huán)泵流速；當(dāng)丁回溫丁回溫設(shè)置時(shí)，提高循環(huán)泵流速；上述兩種對(duì)供水溫度和回水溫度的修正，在微機(jī)控制器中通過(guò)軟件很容易進(jìn)行處理，這樣基本消除了環(huán)境氣溫的影響，在保證正常供熱的基礎(chǔ)上達(dá)到最大的節(jié)能。

　　3.3實(shí)行兩種運(yùn)行狀態(tài)正常運(yùn)行狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)濟(jì)方案主要運(yùn)行在周六周日和節(jié)假日，可以通過(guò)按鍵選擇是否執(zhí)行經(jīng)濟(jì)方案。在這段期間，由于供暖的大部分區(qū)域如學(xué)校機(jī)關(guān)辦公大樓等沒(méi)有人，再按照正常的供水溫度和回水溫度控制沒(méi)有必要，這時(shí)候就執(zhí)行經(jīng)濟(jì)方案，也可以叫作低溫小循環(huán)。所謂低溫小循環(huán)，就是將供水溫度和循環(huán)流速保持在比較低的范圍，這樣既減少了資源的浪費(fèi)，又可以在旦需要的情況下，馬上轉(zhuǎn)化到正常運(yùn)行狀態(tài)。上述經(jīng)濟(jì)方案的采用，對(duì)于微機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，硬件方面只是多了個(gè)時(shí)鐘芯片，成本增加不大，但在實(shí)際應(yīng)用中卻帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　按照這些控制策略為核心，筆者為白銀供電局電力電器廠設(shè)計(jì)研制了套電鍋爐采暖系統(tǒng)控制器，已經(jīng)投入運(yùn)行了兩個(gè)月，取得了定的經(jīng)濟(jì)效益。

　　結(jié)束語(yǔ)蓄熱式電熱鍋爐運(yùn)行方便，安全可靠，對(duì)大氣環(huán)境沒(méi)有任何污染，從經(jīng)濟(jì)角度看，優(yōu)于燃?xì)忮仩t。隨著我國(guó)各大城市和風(fēng)景旅游區(qū)對(duì)環(huán)保要求境社區(qū)金融衛(wèi)生環(huán)衛(wèi)等部門(mén)選擇供熱方案時(shí)不同時(shí)段不同電價(jià)的措施，蓄熱式電熱鍋爐必定能在與燃?xì)馊济哄仩t的競(jìng)爭(zhēng)中取勝。

　　王淮，趙惠中，畢長(zhǎng)剛。供熱方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較馬達(dá)，黃鑫，王清勤，等。水蓄熱電鍋爐作為中小型空調(diào)系統(tǒng)熱源的應(yīng)用1.北京節(jié)能，2000，5.

　　賈振航。抓住機(jī)遇，大力推廣電熱鍋爐北京節(jié)☆☆☆述評(píng)西部大開(kāi)發(fā)與發(fā)展天然氣汽車中國(guó)西部地區(qū)的開(kāi)發(fā)與發(fā)展，已經(jīng)關(guān)系到國(guó)家可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的大局，同時(shí)，也為發(fā)展天然氣汽車提供了難得的歷史機(jī)遇。

　　之所以要發(fā)展天然氣汽車，主要是基于石油資源短缺能源結(jié)構(gòu)調(diào)整治理汽車尾氣污染和培育新興產(chǎn)業(yè)大原因。

　　即全球性石油資源匱乏，迫使人類尋找新的汽車燃料；調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，時(shí)代要求發(fā)展新型燃料汽車；減少大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量，人們期待清潔燃料汽車；加快天然氣汽車推廣步伐，培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　以西氣東輸為標(biāo)志的西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，使西部資源與東部市場(chǎng)接軌緊緊抓住天然氣工業(yè)和天然氣汽車的發(fā)展，必定會(huì)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)起到十分明顯的帶動(dòng)作用，并形成個(gè)不小產(chǎn)業(yè)群和經(jīng)濟(jì)群，把資源優(yōu)勢(shì)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。