新型预混真空锅炉自动控制系统-开题报告-文献综述-参考文献

一、文献综述

（一）国内现状分析 

近年来，随着科技的进步和社会的发展，人们在节能减排和保护生态环境方面的意识在不断提高，“低碳环保”、“节能减排”的理念更加深入人心。受困于严峻的环境压力及经济发展需要，我国的能源消耗结构发生了很大变化。国家不断出台治理环境污染的措施。国家、企业及消费者共同推动清洁能源与产品的使用，已成为发展趋势。其中气体燃料凭借其优质、高效环保的特性成为了拥有广阔应用前景的清洁能源。气体燃料中，天然气在中国未来的燃料市场中将占据主导地位。首先，我国天然气资源储量丰富，天然气储量预计占全球天然气储量的 10%左右。2000 年以来，全国天然气探明地质储量年均新增 477 亿立方，储量高速增长，我国已经进入储量增长的高峰期[1]。2009 年到 2015 年累计探明储量将达到 5万亿立方左右，预计“十二五”全国天然气产量年均增加 100 亿立方，2015 年全国天然气产量将超过 1400 亿立方[2]。随着我国经济建设的快速发展，对天然气的消费需求也会日益增长，这些都将促进燃气锅炉的发展。燃气锅炉具有燃烧效率高、体积小、排放少的特点，并且易于实现自动控制，具有广阔的应用发展空间。燃气锅炉在发达国家使用非常普遍，统计资料显示，美国的燃气锅炉使用率达 98%，日本的燃气锅炉使用率达 99%，俄罗斯也已经达到 60%，发展燃气锅炉已是大势所趋。在我国目前的生活及生产中工业锅炉占有极大比例，工业锅炉主要以燃煤锅炉为主，大多使用原煤作为燃料，并且许多燃煤锅炉都没有加装除尘除硫装置，这些使用原煤作为燃料的燃煤锅炉在燃烧过程中会产生大量的烟尘废气。而且我国的燃煤锅炉普遍热效率较低，在实际运行过程中经常达不到设计的热效率。 

锅炉的技术经济指标通常由锅炉可靠性、成本以及热效率来衡量。成本低、热效率高是优质锅炉必不可少的条件。燃气锅炉不但具有良好的使用效果，而且很大程度地解决了燃煤锅炉在污染方面的问题，被看作燃煤锅炉的理想替代品。虽然燃油锅炉热效率高，但在大气污染上，以及油料运输和存储方面，相比燃气锅炉，存在较多的缺陷，并不具备长远发展的潜力[3]。 在我国，燃气锅炉使用率虽然不高，但是种类繁多，目前燃气真空锅炉对比燃气常压锅炉节能效率提高很多，其技术也在不断提高，然而新型预混真空锅炉的节能效率有更大前景。当前我国燃气锅炉行业发展逐渐步入正轨，新的燃气锅炉行业标准出台以后，燃气锅炉“节能环保”功能有较大的提升[4~5]。与传统锅炉相比，燃气锅炉能效利用率大幅提高，让气源燃烧得更充分，并且有效回收热能，减少能耗的浪费。经检测燃气锅炉效率高达 63%或更高。气体燃料完全燃烧之后，主要排放物是二氧化碳、水及少量氮氧化合物，对环境污染较小。使用燃气热水器得到同样量的热水，排放的二氧化碳是电热水器燃煤的 1/8，排放的氮氧化合物是电热水器燃煤排放的 1/20，排放的硫化物是电热水器燃煤排放的 1/5000，而且基本不排放烟尘[6~7]。无论从环保还是经济的角度比较，使用燃气比使用电能要实惠许多。 正因为燃气用具在节能环保和健康方面的诸多好处，因此如何对其推广就显得尤为重要。随着国内天然气建设将迎来更快发展，以煤和石油为主的能源消费结构将会改变。燃气锅炉未来的推广，主要聚焦在“节能”方面，通过节能减少用户使用能源的成本，清洁能源占能源消耗的比重正逐渐提高，与之相适应的燃气具也将迎来重大发展机遇，已存在的低能效产品被节能燃气具替代的市场潜力非常大，所以节能燃气无论是从替代市场还是新市场来看，对消费者都有较强的吸引力，市场前景值得期待，因此针对锅炉系统的节能和智能化设计势在必行。而且随着西气东输工程的完成，更多的人能够使用上天然气，使得天然气在工业生产和人们生活中的应用变得更加普遍，这些都将促进燃气锅炉的发展。使用燃气锅炉，不仅可以解决燃煤锅炉和环境之间的矛盾，在经济上也是可行的。但是，在燃气锅炉的使用中仍然存在许多问题，它们亟待解决[8]。

第一、避免燃气锅炉爆炸的问题。燃气具有无色、易燃、易爆、有毒的特性，虽然它有气味，但是仅靠人工嗅觉无法做到及时发现。一旦过量燃气漏入停运的锅炉炉膛或者溢出至封闭的室内很容易遇火发生爆炸。因此在锅炉运行过程中必须对燃气管路进行严格检漏，这就需要锅炉的控制系统提供相应的检漏功能。用风吹扫烟道和炉膛可以排掉留存的燃气，这个工作需要在每次点火前进行以避免爆炸事故的发生。锅炉控制系统需要提供点火操作的保护措施，一旦锅炉熄火，可进行再次点火。

第二、燃气通过管道运输进入锅炉中燃烧，如果发生燃气管道破裂导致燃气泄漏，继而导致燃气压力过低，便会造成停炉事故。

第三、现代的燃气锅炉多采用现场操作的方式，采用这种方式的锅炉需要人员值守，不便于集中管理、灵活性差。

第四、燃气锅炉中对燃气的燃烧特性的研究较少，缺少对锅炉中燃气燃烧效率的测控[9]。

（二）国外现状分析

目前在发达国家中，天然气和石油在能源消费中的比例约占 60%，成为第一能源，其中供暖锅炉使用占大多数份额。在锅炉控制方法上采用现代控制理论中的最优控制、多变量频域、神经网络控制、模糊控制等方法，因此，锅炉热效率高、运行平稳、自动化程度较高。 燃烧控制系统是锅炉控制中重要的环节，而燃烧器是燃气锅炉实现自动控制任务的核心器件，因此，锅炉控制系统的优良很大程度取决于燃烧器性能的高低。在国外较为知名的有意大利 BALTUR(百得)、意大利 RIEELLO（利雅路）、德国 WEISHAUPT(威索)、瑞典 BENTON(百通)等。国外燃烧器具有热效率高、安全性能好、可靠性强、自动化程度高、操作简单、维护方便、噪音低等优点。我国国内使用的燃气燃烧器80%~90%依靠国外进口，每年国家要花费数十亿的资金用来进口燃烧器[10]。国外燃烧器的锅炉热效率比国内的燃烧器普遍高 10%-20%，究其原因，不但与其燃烧器喷嘴等机械设计有关，更重要的是控制器所承载的智能控制算法有密切关联。因此，探究并加强智能控制算法的理论研究以及结合在燃气锅炉中的具体应用，对提高我国燃气锅炉运行效率，节能减排有着重要的工程意义。 

二、^范文提纲

第一章 绪论 

1.1 研究目的及意义 

1.2 锅炉控制系统发展概述 

第二章 燃气预混真空锅炉工艺和控制任务分析 

2.1 系统组成和控制运行机理 

2.1.1 工艺原理分析 

2.1.2 安全系统分析 

2.2 燃气锅炉控制对象特性及任务 

2.3  本章小结 

第三章 燃烧控制器软硬件设计和调试 

3.1 控制方案选择 

3.2 控制系统硬件设计 

3.2.1 主控制器及最小系统 

3.2.2 电源模块设计 

3.2.3 实时时钟模块 

3.2.4 存储电路设计 

3.2.5 人机接口模块 

3.2.6 输入调理电路设计

3.2.7 输出驱动电路设计 

3.3 控制系统软件设计 

3.3.1 自动点火模块 

3.4 系统调试 

3.5 本章小结 

第四章 总结与展望 

4.1  全文总结 

4.2  后期展望 

三、参考文献

[1]  盛 晓 文 , 冯 庆 祥 .  燃 油 燃 气 锅 炉 的 应 用 及 前 景 展 望 . 哈 尔 滨 建 筑 大 学 学报,2000,01:121-125 

[2]  天工.  我国油气产量预计 2030 年实现翻番.天然气工业,2014,01:145 

[3]  刘福仁.  燃气供暖锅炉的经济与安全.北京市计划劳动管理干部学院报. 2004，6：40

[4]  彭桂力，刘知贵.  集中供热锅炉控制系统的 PLC 控制.电器自动化设备. 2006，26(9): 75-77 

[5]  中华人民共和国建设部主编.城镇燃气设计规范.  GB50028—1993.北京:  中国计划出版社,1994:134-140 

[6]  陈金鹏，王淑红.燃气锅炉微机控制系统.自动化与仪表. 2002(3):35-36 

[7]  黄荣华,马宪国,张泉根,俞増盛.降低锅炉排烟温度可行性及节能效益分析. 上海节能. 2011(02):28-30 

[8]  王志勇,刘畅荣,王汉青,寇广孝.燃气锅炉烟气热损失及冷凝余热回收.煤气与热力. 2010(06):4-7 

[9]  张雪岩 ,王亚锋 ,刘敬敏 .燃煤锅炉改造为燃气锅炉的技术探讨 .煤气与热力 .2010(03):12-14

[10]  赵晓红，王爱洁.浅谈我国自动燃气燃烧器的发展[J].工业锅炉，2003,5（28）.