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換熱站自控系統建設及管理調節技術效益分析

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-04-26  瀏覽次數:51536
  天津泰達熱電公司作為天津濱海新區核心區以蒸汽、熱水生產銷售為主營業務的專業化公司,長期服務于天津開發區并輻射濱海新區,為天津開發區成為中國最具吸引力的投資區域做出了積極貢獻。
  泰達熱電公司經過20多年的發展,初步形成了一套先進、科學的管理和運行機制,一直處于行業領先水平,特別是在換熱站的自動控制應用方面,經過不斷的探索實踐,形成了一套科學的管理調節理論。
  1、自控系統的建設情況
  目前,泰達熱電公司有近90個換熱站,其建設和管理經歷了三個階段:
人工值守非自控階段:2001年前的換熱站為人工值守的、不能調節或簡單以閥門調節的粗放式管理,冬季運行中常溫時不調,氣溫明顯變化時由人工進行簡單閥門流量調節,這一方面浪費人力,另一方面在出現事故隱患時操作人員也難以發現,易造成設備事故。再有,因各換熱站獨立運行,難以達到供熱系統整體最佳狀態,易造成熱力失衡,影響供熱效果,從而造成能源的極大浪費。
  有人值守自動控制階段:隨著公司生產規模的擴大和供熱面積的不斷增加,粗放式管理已經不能滿足業務發展需要,成本也越來越高,在公司領導的支持下,借助電話通訊等技術手段,于2001年開始了換熱站自控系統建設,邁出了自動控制的第一步。受制于工業通訊方式和通訊費用的限制,自控系統在運行的幾年里一直存在以下問題:
  1.1 巡檢周期過長。由于采用電話撥號方式,每個站撥通需耗時40秒左右,當時14個站,巡檢一次需約半小時,當供熱廠調度員需要用手動方式對某個站進行控制或參數修改時,不能及時看到控制效果以至于難以實現調度意圖。
  1.2 測溫誤差過大。由于各站室外溫度測點安裝位置不同,很難做到各站室外溫度一致,最大相差8~9℃,以至調度員無法統一控制曲線。
  1.3 報警不夠及時。冬季運行時曾發生站內停電而調度主機顯示數據仍正常的現象,調度員不能及時發現,以致出現多起停運事故。
  無人值守自控系統階段:隨著通信技術和信息技術的廣泛應用,供熱行業的科技含量也在不斷提高。從2007年起,泰達熱電公司結合幾年的運行調節經驗,加快對換熱站自控系統進行改造升級,目前真正實現了全自控調節。從實際運行情況來看,達到了預期效果,也產生了良好的經濟、社會效益。
  2、自控系統特點分析
  換熱站是連接熱源和用戶的樞紐,其工作的安全性、可靠性直接影響生產安全、供熱質量和用戶的滿意程度;同時,提高換熱站的工作效能還能產生很大的經濟效益和社會效益。通過設施改造和軟件技術提升,自控系統管理實現了質的飛躍,前期存在的技術障礙得到了徹底解決,并根據實際工作需要,提出了工藝調節要求,在不斷探索實踐中總結出一套先進的控制理論。
  2.1 系統簡介
  供熱廠控制中心配備工控機一臺,連接GPRS無線路由器,通過移動公司專用的SIM卡,使現場控制器和路由器進行點對點的專網通訊,F場控制器既可以主動上傳生產數據,也可以接收下發的數據。當數據上傳到工控機,系統軟件對數據進行分析后按照控制器廠家分類存入數據庫,形成實時數據和歷史數據。
供熱廠控制中心定制開發了簡潔、易操作的圖形友好的控制界面,調度人員既可以看到各控制器當前狀態和閥門開度,也可以進到換熱站子界面,查看每個站的流程圖和實時運行參數,修改自控站的控制曲線。所有數據可以動態生成運行日報表,便于調度人員、生產部門和各級領導進行數據統計和生產運行分析。對于網絡上用戶,我們開發了數據發布系統,遠程用戶可以共享除下發控制參數以外的所有功能。
  2.2 系統特點分析:
  2.2.1 采用了移動GPRS通訊方式,配置控制中心的軟件,使換熱系統上傳數據的時間間隔縮短至3分鐘,下發數據可實時進行,增加了數據量的流通,減少了數據傳輸時間,提高了系統的實時性。
  2.2.2 建立了統一的室外溫度測量點,制定合理調節方案,實時統一下發。結合換熱站工藝要求和換熱站管理的經驗,首先制定出室外溫度和二次網供溫的關系曲線,通過網絡下發到控制器。在日常管理中,每日記錄換熱站熱表數據,計算出單位熱負荷,根據單位熱負荷的變化,對某個站二次網供溫進行微調。由于不同天氣條件下人體感受的不同,調度員可通過網絡靈活地修改室外溫度,對各換熱站進行溫度補償。經過摸索,總結出一套合理的調節方案,按需供熱,既滿足用戶溫暖舒適的溫度要求,又實現了經濟運行。
  2.2.3 建立換熱站數據GPRS直接傳輸通道,保持數據傳輸和系統管理的獨立性,同時通過供熱廠控制中心和公司之間的光纖內部網絡接入公司的數據庫,消除信息孤島,使系統全部納入泰達熱電公司目前的熱力網監控系統數據平臺。
  2.2.4 增加操作人員使用的中文觸摸屏,F在的換熱站實行無人值守、人工巡檢的管理方式。巡網員都是季節工,并且泰達熱電公司以往使用的KTC控制器的觸摸屏是英文的,所以,對巡網員來說進行現場數據查詢很困難。當調度員對某遠傳數據產生疑問時,巡網員到現場只能查看機械表的數據,然后報給調度員,而調度人員看的是KTC控制器傳來的數據,兩個數據不是一個數據源,調度員無法做出正確的判斷,無法正確調節。因此我們與KTC廠家協商,由其廠家開發中文觸摸屏,有效地解決了現場的日常管理問題。
  2.2.5 對控制器進行改造,由四點控制變八點控制。老機組自控系統只有四個點數據(一次壓差、二次壓差、二次回壓、二次供溫),無法滿足生產中的監控要求,尤其現在遠傳系統已健全,數據能夠完成實時上傳及下發的情況下,就更顯不足。因此,我們將這些老機組的自控系統按照新機組的八個數據點(一次供回水、供回壓、二次供回溫、供回壓)的標準改造,統一了系統的監控方式。
  3、經濟社會效益分析
  對換熱站的科學管理,有效調節,不僅使泰達熱電公司管理水平大大提高,而且在節能降耗方面產生了巨大的經濟效益。如果熱單耗每平方米每小時降1大卡,則泰達熱電公司現在實行自控的換熱站帶的供熱面積是370萬平方米,每個采暖季節約費用352.6萬元。詳細分析結果如下:
  3.1 熱單耗降1大卡/平方米·小時,則一個采暖季(按照150天計算),每平方米節約蒸汽0.006蒸噸,計算公式如下:
  [(1大卡/平方米·小時)×24小時×150)]/60×104大卡=0.006蒸噸/平方米。
  3.2 每平方米節約費用0.95元,計算公式如下:
  0.006蒸噸/平方米×158.38元/蒸噸=0.95元/平方米(注:現在蒸汽購入的不含稅價格是158.38元/噸)
  3.3 370萬平方米的供熱面積節約費用351.5萬元,計算公式如下:
  0.95元/平方米×370萬平方米=351.5萬元
  3.4 年節約蒸汽22200蒸噸,計算公式如下:
  0.006蒸噸/平方米×370×104平方米=22200蒸噸
  3.5 年節約標煤1903噸,計算公式如下:
  (22200蒸噸×60×104大卡/蒸噸)/(7000大卡/0.001噸)=1902噸
  通過幾年自控系統建設和控制方式的改進,泰達熱電公司僅用2個采暖季的管理,使自控站熱單耗降低了5kcal/m2·h(大卡/平方米·小時)以上,這個數字依據泰達公司冬季運行的生產報表的統計數據。
  3.6 根據國家環保統計項目,自控站每年節煤1902噸,企業將減少CO2的排放量3804~4755噸/年、SO2排放量6086.4(kg/月)、氮氧化物排放量2906.8(kg/月)、煙塵排放量63.4(kg/月)、CO排放量19942(kg/月)。計算標準如下:
  燃煤CO2的排放量:1噸煤排放2~2.5噸的CO2。
  燃煤SO2的排放量(kg/月)=1600×耗煤量(t/月)×煤中的含硫分(%)=1600×(1902/5)×1%=6086.4(kg/月)(注:含硫分取1%)。
  燃煤氮氧化物排放量(kg/月)=1630×耗煤量(t/月)×[0.015×燃煤中氮的NOX轉化率(%)+0.000938]=1630×(1902/5)×[0.015×25%+0.000938]=2906.8(kg/月)(注:爐型為循環流化床,燃煤中氮的NOX轉化率取25%)。
 (注:爐型為循環流化床,煤中的灰分取公司化驗室數據20%,灰分中的煙塵取80%,除塵效率取99.9%,煙塵中的可燃物取4%)。
  綜上所述,換熱站自控的管理是科學、有效的手段,操作簡便、控制精確,對數據實現了集中監視、控制,同時,大量減少了維護人員,降低了企業的人工成本。經濟的運行方式,又降低了企業的運行成本,提高了企業的經濟效益,在供熱節能減排也達到了很好的效果。--天津泰達熱電公司 張克 孫聯運
參考文獻:
  [1]國家環境保護總局編著《排污收費制度》(試用) 中國環境科學出版社,2003.6
  [2]電力工業部電力建設總局編著《火力大電廠汽水管道設計技術規定》 永利電力出版社
  [3]國家環境保護總局編著《排污收費制度》(試用)中國環境科學出版社,2003.6
 
 
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