物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)推動工業(yè)鍋爐節(jié)能減排

李明月

摘 要：工業(yè)鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)能通過互聯(lián)網(wǎng)把使用單位鍋爐運行的安全數(shù)據(jù)和節(jié)能數(shù)據(jù)及時統(tǒng)一傳送到監(jiān)測中心，及時掌握每臺鍋爐的運行狀態(tài)，同時發(fā)揮政府特種設(shè)備公共技術(shù)機構(gòu)專家力量優(yōu)勢，及時為那些運行異常的鍋爐提供診斷和處置方案。該系統(tǒng)能形成人機互補關(guān)系，減少鍋爐安全事故的同時，提高鍋爐燃燒效率，促進節(jié)能減排。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐 物聯(lián)網(wǎng) 節(jié)能 監(jiān)測

中圖分類號：TK22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0117-02

Abstract： The monitoring system of the industrial boiler can monitor the safety data and energy saving data of the industrial boiler to the monitoring center in time. It can master the operation state of each boiler in time， and disposal plan for the boiler which runs abnormally. The system can form a complementary relationship between man and machine， reduce boiler safety accidents， improve boiler combustion efficiency.

Key Words： Industrial boiler； Internet of things； Energy saving； Monitoring

工業(yè)鍋爐是我國重要的熱能動力設(shè)備，產(chǎn)量和使用數(shù)量均居世界首位。但工業(yè)鍋爐的整體發(fā)展水平在諸多方面與國際先進水平相比還存在一些差距。因此，國家大力倡導(dǎo)工業(yè)鍋爐安全與節(jié)能環(huán)保相結(jié)合的發(fā)展方式。在這一大背景下，將先進物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)運用到高耗能的工業(yè)鍋爐領(lǐng)域，契合《特種設(shè)備安全法》節(jié)能環(huán)保的原則，不僅能夠保障我國工業(yè)鍋爐整體運行水平，而且能夠大力推進我國節(jié)能減排事業(yè)，具有充分的必要性和很強的現(xiàn)實意義。

1 項目實施必要性

工業(yè)鍋爐既是耗能大戶，也是污染大戶，工業(yè)鍋爐排放的煙氣是形成城市中主要大氣污染物PM2.5的主要排放源之一，是城市霧霾治理的重點方向。杭州市目前實際在用鍋爐總數(shù)為5 427臺，老舊、低效燃煤工業(yè)鍋爐比例高達50%以上，使得鍋爐總體熱效率偏低。據(jù)測算，杭州市燃煤鍋爐熱效率平均值為69%，低于國家最低目標(biāo)值79%的要求達十個百分點；從數(shù)量上看，約有2 000臺鍋爐（占在用數(shù)37%）熱效率低于國家最低限定要求，其中熱效率低于國家最低限定要求的占70%以上。熱效率低帶來了煤、天然氣等燃料單位消耗量居高不下，進而給杭州市節(jié)能減排工作帶來較大壓力。

監(jiān)管部門：難以集中監(jiān)管，各區(qū)域鍋爐整體基本信息及動態(tài)監(jiān)管數(shù)據(jù)難以有效獲取；司爐人員素質(zhì)不高，責(zé)任心不強，對壓力、溫度、水位等動態(tài)參數(shù)監(jiān)視不嚴(yán)，易產(chǎn)生鍋爐安全事故；同時，企業(yè)節(jié)能意識淡薄，能源浪費嚴(yán)重，是節(jié)能減排的重點和難點。檢驗機構(gòu)：安全檢驗、節(jié)能檢測工作都需人工現(xiàn)場進行，鍋爐運行實時數(shù)據(jù)記錄不連續(xù)、不完整、不精確，不能及時了解鍋爐運行現(xiàn)狀。目前，國內(nèi)工業(yè)鍋爐物聯(lián)網(wǎng)研究已經(jīng)開展[1-3]，但較為系統(tǒng)的研究很少。

2 項目實施簡介

工業(yè)鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)主要由：傳感器部分、現(xiàn)場控制柜、監(jiān)測中心服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸構(gòu)建設(shè)備和顯示屏等組成。該系統(tǒng)通過現(xiàn)場對鍋爐安裝傳感器和燃料現(xiàn)場分析，實現(xiàn)對鍋爐安全運行參數(shù)、節(jié)能運行參數(shù)、環(huán)保（預(yù)留端口）參數(shù)等可靠采集，并借助PLC對上述參數(shù)進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集、存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)遠程傳輸?shù)奖O(jiān)測用計算機上，再利用專用軟件對其進行處理，從而實現(xiàn)對運行鍋爐的報警顯示、報表打印、數(shù)據(jù)分析、運行管理等遠程實時在線監(jiān)測功能并能通過視頻、短信或通話形式，指導(dǎo)操作人員做出鍋爐安全與節(jié)能方面的調(diào)整。通過該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對在用鍋爐的安全和能效相關(guān)參數(shù)的遠程實時監(jiān)測；實現(xiàn)實時預(yù)警安全，實時指導(dǎo)鍋爐經(jīng)濟運行調(diào)整；通過對積累的運行參數(shù)分析，針對性指導(dǎo)鍋爐技術(shù)改造和管理優(yōu)化，實現(xiàn)熱效率的提升，達到節(jié)能減排目的。

3 主要功能及技術(shù)關(guān)鍵

系統(tǒng)主要功能包括：（1）鍋爐實時運行功能，安全、節(jié)能、環(huán)保及鍋爐房管理等多個參數(shù)能實時顯示、集中管理，強化監(jiān)管力度。（2）數(shù)據(jù)趨勢曲線功能，能精確掌握鍋爐運行的趨勢動態(tài)，實時與歷史趨勢的轉(zhuǎn)換有利于跟蹤數(shù)據(jù)變化規(guī)律，查找問題根源。（3）報警提醒、報警查詢功能，報警信息實現(xiàn)聲光報警，并按法規(guī)及用戶自定義設(shè)置報警限定值，可有效實現(xiàn)安全預(yù)警及節(jié)能告警。（4）多功能報表查詢、打印功能，日報、月報、年報等多種報表提供，運行信息的查詢、導(dǎo)出功能為集中進行數(shù)據(jù)管理提供便利。（5）攝像監(jiān)視功能：能夠宏觀顯示區(qū)域內(nèi)鍋爐運行情況，實現(xiàn)鍋爐房現(xiàn)場監(jiān)視。

系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵包括：（1）采用工業(yè)級微處理器，研制嵌入式鍋爐運行參數(shù)信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對鍋爐安全、節(jié)能、環(huán)保等多方面參數(shù)可靠采集和遠程傳輸。（2）研制基于Internet（ADSL、GPRS及3G無線網(wǎng)絡(luò)）的鍋爐運行參數(shù)信號傳輸模塊和傳輸協(xié)議。（3）研制音視頻信號采集傳輸模塊，實現(xiàn)視頻監(jiān)控和語音對講。（4）采用3G無線服務(wù)器，利用3G網(wǎng)絡(luò)將音視頻等數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet，在輸出端可通過硬解碼或軟件解碼的方式將音視頻解出，實現(xiàn)視頻監(jiān)測。

4 節(jié)能實現(xiàn)方式

工業(yè)鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對提高鍋爐的運行效率，主要通過兩種方式來實現(xiàn)。（1）提高運行管理，實現(xiàn)高效運行（管理節(jié)能。該系統(tǒng)可實時在線反映鍋爐運行效率，指導(dǎo)鍋爐運行操作，提高鍋爐的技術(shù)性能和運行狀態(tài)，節(jié)約能源，減少浪費，使鍋爐的各項損失為最小而熱效率為最高，取得最佳的節(jié)能效果。運行數(shù)據(jù)一旦有任何異?；蛘咂?，監(jiān)測中心人員都會及時發(fā)現(xiàn)并通過專家系統(tǒng)進行分析，向企業(yè)發(fā)出警示和整改措施。（2）通過數(shù)據(jù)分析，實施節(jié)能改造、技術(shù)節(jié)能，如監(jiān)測到鍋爐的運行狀況不佳且分析認(rèn)為由于鍋爐本身的結(jié)構(gòu)、技術(shù)、老化等原因，無法通過調(diào)整運行參數(shù)來提高鍋爐運行效率時，可以建議用戶進行技術(shù)改造。

5 結(jié)語

綜上所述，基于Internet（ADSL、GPRS及3G）工業(yè)鍋爐遠程監(jiān)測系統(tǒng)，能夠使在集控中心的鍋爐監(jiān)測人員實時在線監(jiān)測不同區(qū)域鍋爐運行情況，當(dāng)鍋爐超溫、超壓時，能夠及時報警，并通過短信或通話形式立刻提醒操作人員采取安全措施；當(dāng)鍋爐燃燒工況或負(fù)荷變化時，能根據(jù)在線熱效率及能效參數(shù)做出節(jié)能判斷，并通過視頻或通話形式，快速指導(dǎo)操作人員調(diào)整鍋爐燃燒狀況，達到經(jīng)濟燃燒的目的。該遠程監(jiān)測不僅能夠有效降低鍋爐安全事故，而且能有效提升鍋爐運行管理水平，經(jīng)初步測試，其對鍋爐能效的提升率可達6%～10%左右。

另外，建立地區(qū)覆蓋性的鍋爐遠程監(jiān)測中心，能夠形成集鍋爐在線能耗診斷、遠程動態(tài)監(jiān)測為一體的鍋爐檢測和監(jiān)測完備體系。能夠?qū)崿F(xiàn)對燃煤、燃油、燃?xì)?、有機熱載體及熱電鍋爐安全與節(jié)能遠程監(jiān)測的全覆蓋；能夠形成集鍋爐安全運行、在線能耗診斷及遠程動態(tài)監(jiān)管為一體的鍋爐檢測和監(jiān)管完備體系；能夠?qū)崿F(xiàn)政府監(jiān)管部門、使用單位、制造單位和安全節(jié)能服務(wù)機構(gòu)4個層面的信息共享；能夠為鍋爐安全節(jié)能監(jiān)管和政策制定提供可靠依據(jù)，實現(xiàn)政府部門運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對在用鍋爐真正意義上的安全與節(jié)能動態(tài)監(jiān)管。隨著入網(wǎng)裝置數(shù)量的增多，其數(shù)據(jù)收集量將更廣、更具代表性，有助于政府、科研機構(gòu)、鍋爐制造單位進行研究，促進鍋爐產(chǎn)品的設(shè)計制造水平的提高，其社會影響和經(jīng)濟效益將更加廣泛。

參考文獻

[1] 趙欽新，王善武.我國工業(yè)鍋爐未來發(fā)展分析[J].工業(yè)鍋爐，2007（1）：1-9.

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