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内蒙古森鼎环保节能股份有限公司
张彬
一、
包钢热电厂换热站现状与问题：
包钢热电厂有多个换热站，承担着包钢厂区生产和生活用热水，多年来所有换热站均采用人工操作、控制及运行管理，生产过程中大致根据生产生活需要，采用人工手动调节蒸汽阀门、回水阀门，以蒸汽加热凉水的方式来调节供热管道的温度，实现需要的供暖温度，但存在的问题如下：
1.
入冬及初春季节早午晚温差较大，最高可达20℃，人工难以实时调节，此时存在能源浪费或者不能满足用户的要求的情况较多。
2.
但由于阀门的尺寸较大，蒸汽压力较高，所以往往要有三四个男职工一起调节，由于调节阀门不可能按照要求实时控制，存在较大的滞后现象，实际供热调节温度误差高达±10%左右，造成控制温度不能够准确反映实际需要的温度，控制精度较差，并造成大量的蒸汽损耗。另一方面由于人为手动调节，在户外温度高或低时，不能够及时调节供热温度，不是造成不必要的浪费，就是不能满足实际的需要，实现舒适的供热环境。
3.
包钢供热系统庞大，能耗量大，实现恒温供热、搞好节能降耗有着重要及长远的意义，这也是近期包钢的一个重要任务。
根据以上情况，及结合包钢降低能耗，提高综合利用指标的要求，有必要对换热站进行节能改造，由于轧钢站的热水循环量为600t/h，故本着施工时间短，见效快的目的，对轧钢站先进行系统设计改造，并为其它系统改造创造条件，此次改造换热站的主要参数如下：
循环水：水量=600t/h
水压力：0.6
MPa
蒸汽：
用量20-30t/h
压力=0.6-0.9MPa
补水泵：流量100m3/h
扬程32m
功率15KW
共两台
冷凝泵：流量50m3/h
扬程32m
功率7.5KW
共两台
循环泵：流量240-460m3/h
压力0.55-0.45MPa
功率90KW
共四台
二、
改造意义：
1.
本改造方案将换热站的人工操作改为全自动智能控制。操作人员可在控制柜上控制并监视一个乃至几个系统的全部运行参数，节省了人力资源，提高了劳动效率，合理的保证了操作人员的人身安全。
2.
采用了数字调节电动阀门，控制精度大幅度提高，可以合理、适量的使用蒸汽，供热温差≤±5%，降低供热系统的调节惯性，同时本系统可根据环境温度实时调节供热温度又产生很大的节能效果，节热率>10%，实现恒温供热，大幅度节约蒸汽能源。
3.
原系统循环泵采用四台90KW的低压泵工频运行，供水量及回水温度及压力只能靠设备运行数量及人工调节水泵出口阀来调节。
据走访，目前该换热站一般采用两台水泵全压运行，仍有一定的阀门间隙没有打开，上了变频恒压供水后，可将该阀门全部打开，但同时变频器使电机转速降低来调节压力，产生节电效果；另外，运行过程中存在同时启动三台循环泵的工作状况，而三台泵同时运行时，水泵出口阀门将关闭很多，势必造成大马拉小车的状况，上了变频恒压供水后，可将阀门全部打开，但同时变频器使电机转速降低来调节压力，节电效果比两台泵工作要高得多。实际运行中，供水压力可达0.7MPa左右，而实际需要为0.5MPa左右，所以实际供热中存在准确的量化控制问题，同样存在较高的能耗，改造后，采用一台供水专用变频器对循环泵供水压力进行闭环控制，实现供水压力的自动调节，节电效率可达20%以上。
4.
原系统补水由一台补水泵及一台冷凝泵同时工频运行，致使回水压力可达0.25MPa，而实际回水压力则只要求0.15MPa左右，故我们在冷凝泵上一台变频器，对回水压力进行闭环控制，实现回水压力的自动调节，节电效率可达20%以上。
5. 系统可选用SIEMENS操作员面板设置系统参数，实现系统控制监视功能
6. 系统改造后可随环境温度的变化对进汽量及回水温度进行调节，在节约能源的同时，可使职工及设备均处在一个比较合适温度的生活环境中。
三、
改造内容：
1.
蒸汽量的自控系统实现供水温度的在线控制，系统可根据用户设定及外部气温进行调质控制。
2.
补水泵变频恒压供水保障回水温度，实现节能控制。
3.
水箱采用电动蝶阀进行水位控制。
4.
循环泵实现供水压力变频恒压供水，实现节能控制。
5.
全系统运行参数的集中监控。
四、
改造方案及特点：
1.
针对汽水换热器的进汽，采集供热系统的出水温度T11-T13综合当时环境温度后，给出一个出水温度给定值，打入蒸汽调节出水温度T11-T13，当出水温度和回水温度差值满足正常需要以及出水温度达到要求时，控制进汽量，保障正常恒温，进汽阀采用高精度数字调节电动调节阀门进行PID控制，稳定供热系统的出水温度T11-T13。由此可免去人工调节进汽阀门，避免随机性、误差性、难操作及难控制的问题，同时可实现远程控制进汽阀门，达到自动控制的目的，杜绝±10%的调节误差，大量节约蒸汽。
2.
针对循环泵采用四台90KW工频泵两用两备高速运行，通过调节出水阀门控制回水压力的现状，采用水泵用变频器通过采集供水压力P2进行PID控制，稳定供热系统的回水压力P2，根据负荷调节四台水泵投入台数及水泵功率输出，动态调节循环水量，大量节约电能。
3.
实时监测循环泵系统中管网压力，如管网压力过低，则启动补水泵进行补水，直到管网压力满足给定要求。
4.
系统采用SIEMENS公司的S7-300PLC进行现场压力及温度信号的采集，进行信号的运算及处理，实时向变频器及数字调节阀控制器发送数据，调节循环泵投入台数和变频泵转速及数字调节阀门开度，以适时调节供热温度，达到最佳的供热效果。
5.
系统可监视或控制的温度有：出水温度T11-T13、冷凝水温度T3、回水温度T4、环境温度T0；系统可监视的压力有：汽水换热器出水压力P11-P13、回水压力P2。以上参数可使用SIEMENS操作员面板进行控制或显示。
6.
系统改造后安全性强，运行率高，供热系统仍保留原有系统所有手动控制功能，又增加了一套自动化控制系统，两套系统可实现互为备用，整个供热系统安全性增加一倍，增强了整个系统的运行稳定性。
五、
经济效益分析：
因采用数字调节阀门控制蒸汽，调节精度高、速度快基本可省去±20%的调节误差浪费的大量蒸汽，一个采暖期预计可节约资金计算如下：30t/h´10%´24小时´180天´
35元/t=
45.36 万元
2.1.2因采用供水专用变频器适时调节供水及回水温度，可节约电能20%以上，一个采暖期折合节约资金计算如下：（90+15）KW´20%´24小时´180天´
0.49元/KWh=
4.5万元
2.1.3一个采暖期节约资金
49.86万元，
投资收回期=总价¸节约资金≈1.1个采暖期
六、
社会效益分析：
采用以上改造方案后，将是对包钢供热系统乃至所有供热系统的传统控制方式的变革，起到以点带面的作用，此项目的扩展意义重大，在节能降耗有效合理的利用能源方面，为实现全包钢集团公司能源使用的集中管理提供良好的技术保证，为包钢实现第三次跨越，挖掘内部潜能作出应有的贡献。
七、
管网改道系统流程图：
见附图：SDJ0510-01供热热恒温控制工艺流程图
八、
电气自动控制系统配置图：
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