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李蘭友（1956－）
男，河北保定人，現任保定新市區文教局教研室副主任，主要從事于工業電腦在造紙行業的應用。

摘要：使用變頻器和可編程控制器，改造鍋爐電路可以達到安全、環保、節能的目的。

關鍵詞：鍋爐；電路；變頻器；可編程控制器；安全 ；環保；節能

Abstract: By making use of the frequency controller and programmable controllers, we want to reform the boiler electric circuit so as to achieve the safety, environmental protection, and energy-saving.

Key words: Boiler ；Electric circuit；Change the frequency machine；Programmable controller；Safety；Environmental protection；Energy-saving

1 工業鍋爐使用狀況

    目前，一般中小型企業所使用的2-10噸供熱鍋爐，主要采用產生飽和蒸汽的鍋爐。引風、鼓風，爐排、加水電機是采用傳統的直接或降壓啟動方式，工頻運行。鍋爐的輸出汽壓靠司爐工觀察汽壓表進行操作。

    根據筆者對保定市區和滿城、清苑等中小型造紙廠的調查，鍋爐使用情況如下：

    首先，用40-50分鐘時間，將鍋爐輸出汽壓燒到0.80-1.0MP 然后停燒。用汽設備則利用節汽閥將鍋爐輸出汽壓降到0.3-0.5MP使用，這段時間大概20-50分鐘。待鍋爐輸出汽壓降到0.5-0.6MP左右時，再一次將鍋爐輸出汽壓燒到0.80-1.0MP，周而復始。鍋爐負荷率在50-66%之間。

    據有關資料介紹，我國供熱鍋爐負荷率：上海市不到70%，遼寧省50%，可見我國供熱鍋爐負荷率一般都不高。普遍存在“大馬拉小車”現象。

    由于鍋爐輸出汽壓波動范圍大（0.5-1.0MP）一般情況下,采用鍋爐輸出高汽壓，實際使用低汽壓的狀況（即所謂的“高燒，低用”）。

1.1 鍋爐的這種使用狀況有以下弊病

    (1)浪費大 ，污染大

    大家知道飽和蒸汽的溫度和壓力有關，壓力越大蒸汽溫度就越高。而熱量的散失與溫度也有關，溫度越高熱量散失越快。不必要的提高鍋爐輸出壓力，也就提高了汽包、傳輸管道中飽和蒸汽的溫度，加快了散熱速度，造成了不必要的熱量損失。

    用節汽閥將鍋爐的高汽壓減壓提供給用汽設備，這無疑增加了壓損。由高壓蒸汽向低壓蒸汽的變化過程中有很大一部分熱量散失，用汽設備實際是利用鍋爐輸出的背壓在做有用功。

    鍋爐提供的是高汽壓，工藝過程需要的是低汽壓（如汽缸一般在0.3MP左右），因而工藝過程不可能得到更多的熱量。也就是說設備需要0.3MP的壓力，最節能的鍋爐輸出壓力也應該是0.3MP，（考慮管道壓力損失可適當提高一些）這才符合用能的最佳推動力的基本原則。

    盡管現代鍋爐設計的較為合理，但是其加熱煙道不可能太長，鼓、引風機在工頻下高速運行，燃煤產生的高溫煙氣在鍋爐中停留時間較短，不能與鍋爐中的工質進行較充分的熱交換，就被排出，散失了較多熱能。同時排氣溫度高，對環境造成較重污染。

    (2)安全隱患大

    設備使用的汽壓，由于是用節汽閥獲得，在較低的鍋爐輸出壓力時必將開大節汽閥門，以獲得合適的壓力，如果在鍋爐輸出壓力升高后，不及時減小節汽閥開度，必將導致用汽設備承受較高的壓力，造成安全事故。出現這種情況，往往發生在工人疲勞，精力不集中時。周期性的調節節氣閥，需要安排看汽工，有人力浪費現象。

    傳輸管道承受較高的壓力對生產安全也極為不利。

    較高的汽壓傳輸，對管道耐壓要求也高，必將增加投入成本。

    由于存在以上大家認識到的弊病，所以有必要對其進行改造。

2 改造方案

2.1 主要思路

    在穩定鍋爐輸出汽壓的基礎上，降低輸出汽壓，達到節能、高效的目的。

    （1）對傳統的電機驅動方式進行改造

    傳統的電機驅動方式，具有投資小，維修費用低的優勢，而被大量使用。但存在啟動電流大，對電力變壓器容量要求大；對機械設備沖擊力大等不利因素。特別是存在只能高速運行的缺陷，因而限制了應用范圍。

    采用變頻器驅動方式，則克服了傳統的電機驅動方式存在的問題。它有較小的啟動電流，調速方便，同時具有節電的功能。

    隨著變頻器價格的逐漸降低，在大量的自動化設備中新興的變頻器驅動方式逐步取代傳統的電機驅動方式已是大勢所趨。

    （2）對氣壓控制方式進行改造

    目前鍋爐輸出汽壓是采用人工控制方式。由于司爐工的工作經驗、技術水平不同，工作責任心不一樣，因而造成供汽質量的差異。

    采用工業電腦(PLC)和壓力傳感器，實時對汽壓進行監視，并通過變頻器對引、鼓風爐排電機轉速進行實時控制，可以將鍋爐輸出汽壓控制在給定汽壓的正負0.01MP范圍內。同時將原來的鍋爐輸出汽壓0.8-1.0MP降到0.5-0.6MP以下。（根據需要設定）采用這種控制方式其壓力平穩。供汽效果將比經驗豐富，技術較高，責任心強，精力集中的司爐工操作的效果還要好。

                                     圖1   原來示意圖

3 主要效果：節能、環保、安全

   （1）由于采用恒壓、低壓供氣后，供汽壓力降低，可以大幅度降低供汽管道溫度，熱量損失減小。同時，爐膛內溫度也有所降低，鍋爐本身熱量散失也有所減少。

   （2）由于采用恒壓，低壓供氣，且連續運行，大部分時間引，鼓風機處于低速運行狀態，因而使得高溫煙氣在鍋爐中停留時間較長，高溫煙氣可以和工質進行較為充分的熱交換，獲得了較高的鍋爐熱效率。爐排速度可以和引，鼓風機同步調節，做到煤的充分燃燒。多擋位，可供選擇爐排速度，以適用不同煤質，不同煤層厚度。
 
   （3）引，鼓風機處于低速運行狀態，排煙溫度大幅度降低，減少環境污染。有效的降低了噪音。

   （4）引，鼓風機處于低速運行狀態，有效降低了電能消耗。

   （5）低壓供氣后，安全隱患進一步減小。

   （6）不再頻繁開停鍋爐和調整節汽閥，減少了不必要的勞動。

   （7）引，鼓風機風量比可以用PLC調整，確保爐膛負壓。

    引，鼓風機風門可以全開，有效地提高了風機效率。

   
    總之，改造后收到了節煤15%、節電35%以上；安全，降低勞動強度的較好效果。

    根據西安交通大學車得福 劉銀河先生所著《供熱鍋爐及其系統節能》一書可知，目前我國供熱鍋爐熱效率為60-70%，比發達國家低10-15%，如果我們推廣這項技術，可以使我國的鍋爐熱效率達到先進國家水平。每年可以節約原煤6000萬噸左右，產生巨大的經濟效益，有利推動節能減排工作。

4 改造實例

   （1）對保定某工業板紙廠兩噸鍋爐改造出現了以下效果。

    過去該廠烘缸使用汽壓0.15-0.27MP，鍋爐輸出汽壓在0.6MP-0.8 MP。用煤量為5.5噸/天。該廠沒有
    直接使用蒸汽回收系統。

    改造后鍋爐輸出汽壓控制在在0.33MP-0.37 MP，用煤量4.2噸/天。每天可以節約用煤 1.3噸左右。節煤率23.6%。以現在煤價800元/噸計算，每天可以節約1000左右元。只節煤一項一個月即可收回改造投資。每年如果生產300天，可節約資金30萬元。用電電流也由過去的40A左右，降為25A左右。節電率37.5%。每天節約電費90元，一年可節約2.7萬元。對2噸鍋爐兩項合計一年可節約30多萬元。

   （2）對保定某紙業有限公司8噸鍋爐改造出現了以下效果。

    改造前,烘缸使用汽壓0.25-0.38MP,鍋爐輸出汽壓0.7MP-0.95 MP。用煤量為20.4噸/天。該廠裝有蒸汽回收系統。

    改造后,鍋爐輸出汽壓控制在在0.5MP-0.54 MP，用煤量16.8噸/天。每天可以節約用煤 3.6噸左右。節煤率17.6%。煤價按800元/噸計算，每天可以節約2800多元。只節煤一項一個月內即可收回改造投資。每年如果生產300天，可節約資金84萬元。用電電流也由過去的120A左右，降為10-70 A左右。節電率最小可達41.6%。電費以0.5元/KW.H計算，每天節約電費300元，一年節約9萬元。對8噸鍋爐兩項合計一年可節約90萬元。

    從以上兩個實例也可以看出，節能效果對不同的鍋爐和不同的鍋爐運行狀況，有所不同。

5 適用范圍

   （1）“大馬拉小車”（間歇燒爐）的場合。
   （2）“高燒，低用”的場合。
   （3）用蒸汽加熱介質且要求恒溫的場合。
   （4）熱負載頻繁變動的場合。
   （5）對已經接近滿載（負荷率85%以上）使用的鍋爐，不宜采用。

    由于沒有更多的實踐經驗，缺乏理論水平，對鍋爐驅動電路改造后產生的其它好處和副作用還沒有明確的認識，有待進一步觀察和學習。希望和同行交流，更希望得到有關專家的指導。