摘要：在改革开放的新时期，我国的综合国力显著加强，社会在不断进步，对能源的需求不断增大，能源消费的缺口也不断扩大，节能减排成为缓解能源危机的重要途径之一。工业锅炉是重要的热能动力设备，提高其运行效率对于节能降耗具有重要的意义。我国工业锅炉数量庞大，使用面广，平均容量小，且以燃煤为主，分布在各行各业，各个地区，难以集中治理，机械化和自动化程度低，大部分需要司炉人员手动操作，管理人员和司炉人员素质不高，对于锅炉的运行管理比较困难，导致锅炉热效率低下。
关键词：工业锅炉；远程监测；锅炉能效；安全；节能
引言
当前，我国工业锅炉存在众多不足，特别是燃煤工业锅炉机械化和自动化程度低、隐患多、效率低、耗能高、污染严重。工业锅炉产品很少配置较为齐全的现场监测传感器、仪表及计量装置，尤其是一些涉及能效的关键参数，如排烟含氧量、排烟温度等。从现有的监管手段来看，由于工业锅炉容量小、数量大、布点分散，难以集中监管，所以区域范围内所有工业锅炉的安全节能环保动态监管数据难以获取。这给更全面的安全监察、能耗和排放监测带来了一定的难度。
1系统介绍
工业锅炉远程在线监测系统具体流程如图2所示。锅炉传感器采集系统依次经信号采集终端、数据传输网络与监测中心平台连接;锅炉传感器采集系统是在软水器、水箱、给水泵、锅炉本体及管道上安装模拟信号采集装置、开关信号采集装置和视频采集装置。视频采集装置记录锅炉视频数据;模拟信号采集装置采集到的模拟信号数据输入到信号采集系统，开关信号采集装置的锅炉主控制柜输出开关信号数据到信号采集系统。本系统能实现燃油、燃气、燃煤和生物质等多类型锅炉状态参数的远程在线监测，并根据监测指标对锅炉开展安全与节能诊断处置，实现锅炉动态监管。
2锅炉远程监测与处置系统研究
2.1软件构架
1）数据采集层。将所有锅炉设备纳入监控范围，通过数据采集设备实现对锅炉设备计量仪表通讯的实时采集和控制指令的发送。2）数据传输层。实现将采集到的设备数据通过Internet网络和5G无线网络，经过加密传输到监测平台服务器，同时要求具备断点续传功能。3）存储层。包括实时数据库和关系数据库，分别保存从传输层上传的实时数据和关系数据。4）业务支撑层。主要由系统模型、数据库系统、GISCGeographicInformationSystem)服务构成。系统模型涵盖数据模型和业务模型，系统的各种应用功能和后台计算功能均依据此模型开展。数据库系统由实时数据库和关系数据库库组成，实时数据库处理和存储海量的实时能耗数据，关系数据库存储基础信息和业务数据等。结合GIS服务实现对应用软件平台的基础支撑。5)应用层。实现对所有锅炉设备的实时监测、汇总分析，为相关部门提供监管、数据分析、营销展示等服务，基于Web形式展示，提供基于GIS的展示功能。6)表现层。将应用层的模块通过Web页面、移动客户端等形式展示。
2.2硬件系统设计
工业锅炉远程在线监测数据采集终端的CPU主要利用的是高性能、低成本、低能耗的嵌入式芯片。而且芯片中融合了复位电路、低电压检测、调压器、RC振荡器等等，具备简单结构，简便易用特性，比较适用于工业锅炉等各种环境比较复杂和恶劣的条件。电源电路直接为系统的各个硬件提供了所需的电源，并把外部输入的电源转化成了电子电路运转电源，可以有效保障电源的稳定性，而且抗干扰能力较强。串行通信回路能够与串行设备对外衔接，从既有控制系统中获取设备相关参数，也可以用来连接所扩展的数据采集单元。
开关量输入回路测量能够及时测量相关信号并采取一定的隔离措施，而模拟量输入回路可以全方位测量各式各样的模拟量。GPRS通信回路能够实现远程GPRS通信，并就指定协议传输设备状态与相关参数值到远程管理平台上去。
2.3传感器选型与安装
采集模拟信号所用的传感器和计量装置如图1所示。其中，水质硬度报警仪和燃料计量称重装置是专门研制的，其余部件是市场上的成熟产品，测量的可靠性和精度满足远程监测系统要求。温度传感器推荐选用K型热电偶或Pt100热电阻;压力传感器选用高温型压力传感器(带变送器)，4～20mA输出;氧量传感器选用带氧化锆探头传感器，自带变送器，4～20mA输出，24V供电，包括2芯电缆探头加热和4芯电缆信号。传感器安装方法如下。水质硬度报警仪、给水流量计、给水温度传感器安装在给水管道上。其中:水质硬度报警仪的取水接头焊接在软水器与水箱之间的管道上;给水流量计焊接在入口处直管段的法兰与管道螺纹连接处;给水温度传感器焊接在给水管道锅炉入口处。对于燃油/气锅炉，在燃料管道入口处安装燃油/燃气流量计，用于计量燃料量;对于燃煤/生物质锅炉，在煤斗上方焊接加装燃料计量称重装置，用于计量燃料量，同时现场采样燃料和灰渣，由煤质分析仪离线分析后将数据上传到系统软件上。蒸汽温度传感器焊接在主蒸汽管道出口处;排烟温度传感器、排烟氧量传感器焊接在排烟管道出口处。压力变送器的安装方法是在锅炉压力表的存水弯管上安装三通阀。三通阀一侧螺纹连接压力表，另一侧连接压力变送器螺纹。环境温度传感器安装在信号采集装置外。网络摄像头安装在正对锅炉的墙壁上方，视频范围能覆盖整个锅炉房。
2.4锅炉远程监测与处置系统节能调整研究
目前，工业锅炉作为我国重要的热能动力设备，其总量仍旧占锅炉总量的一半以上，作为能耗大户，工业锅炉的节能减排一直是国家节能减排工作的重中之重。在用工业锅炉普遍设备老旧，配套设备不合适，单机容量小，自动化程度低，运行负荷低，远远达不到锅炉的设计热效率，造成了锅炉能耗的不断增加。工业锅炉的节能首先需要从源头开始，要选择热效率符合国家对节能产品要求的正规厂家生产的节能型锅炉，要根据用处的不同选择不同介质的锅炉，根据不同的生产工艺、生活要求选择满足要求的负荷参数的锅炉。对于大部分已经使用处于半新期的锅炉，只能采用节能技术改造来达到节能减排。目前国内针对各地区具体情况不同，选择改造方式也各不相同。大部分地区的在用锅炉可以通过给煤装置改造，改进锅炉炉拱设计，使用空气预热技术，在锅炉尾部安装氧量表，实时监控过量空气系数，提高燃料的燃烧率;也可以在锅炉尾部受热面加装节能器，加装烟气余热回收装置降低排烟温度，进行冷凝水和废蒸汽的回收利用，减少排污量，减少锅炉给水的补给量;及时清理锅炉受热面的积灰，改造炉墙，降低锅炉的热损失等来提高锅炉的热效率。锅炉热效率的提高，重点在于日常运行操作的控制，而常规锅炉能效测试较为复杂，需要现场实测，因此测试频率有限和效率较低，难以根据测试结果进行及时调控，因此，实时监测系统具有明显的优越性。
结语
本论文以建立锅炉远程监测与处置系统为目标，依次进行了传感器的选择及安装选点，通过对传感器采集数据的准确性考察，证实其所采集数据均为确实可靠的;锅炉运行参数信息采集装置的研制;系统的平台软件及功能研究;通过对两台有代表性的锅炉进行节能调整的对比，证实该系统确实能达到调整节能的效果。研发本系统的目的在于对锅炉进行运行监管，及时监测发现运行安全问题，消除安全隐患，同时提高锅炉运行管理，及时调整合理运行，提高锅炉热效率，使得锅炉能够安全、节能运行。
参考文献
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