CN105570866A - 一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法及系统，该方法包括：S1：获取未来时间段内，供热系统中所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量；S2：获取过去时间段内，所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量以及实际供热总热量；S3：综合未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到未来时间段内的锅炉负荷参数；S4：重复步骤S1至S3，更新锅炉负荷参数。该方法根据得到的锅炉负荷参数调节锅炉的供水温度，避免锅炉负荷参数依据实时气温调节波动过大，节约资源。同时供热目标的供热温度不会因供水温度的变化而产生巨大的波动，保证了供暖质量。

Description

一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法及系统

技术领域

本发明涉及燃气锅炉控制技术领域，具体涉及一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法及系统。

背景技术

供热用燃气锅炉的间接供热系统如图1所示，主要包括锅炉、换热站以及热用户。其中，锅炉与热用户之间通过换热器划分为两个网路，分别为：锅炉与换热器的一次热网(一次热网的循环动力由热网循环水泵提供)以及换热器与热用户的二次热网(二次热网的循环动力由二次热网内的循环水泵提供)。高温热源由锅炉产生，经换热站内的热交换器，将高温水置换到低温水，再送至热用户。

在供热用燃气锅炉的间接供热这种方式中，锅炉负荷是一个非常重要的参数，它指的是单位时间锅炉能产生蒸汽的能力。在给用户供热前，需要对锅炉的负荷进行设定，以达到预定的供热效果。

然而，现有技术中供热用燃气锅炉负荷的设定主要依靠操作人员的经验来确定，且设定方法主要是根据实时的天气气温变化对锅炉负荷做相应的调节，导致锅炉负荷参数波动过大，造成资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决现有技术中的供热用燃气锅炉负荷设定方法根据天气的实时变化对锅炉负荷参数进行调节，导致锅炉负荷参数波动过大，造成资源的浪费的问题。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法及系统

依据本发明的第一方面，提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法，包括：

S1：获取未来时间段内，供热系统中所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量；

S2：获取过去时间段内，所有的所述换热站对应供热目标的预估供热总热量以及实际供热总热量；

S3：综合所述未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到所述未来时间段内的锅炉负荷参数；

S4：重复步骤S1至S3，更新所述锅炉负荷参数；

其中，所述未来时间段以及所述过去时间段的时长相同。

其中较优地，所述预估供热总热量是根据下式计算的：

Q_预估＝∑Q_iη

其中，Q_预估为所述预估供热总热量；Q_i为所述第i个换热站对应供热目标的预估供热热量；η为所述换热站的换热效率。

其中较优地，所述供热系统中每个换热站对应供热目标的预估供热热量，是根据下式计算的：

Q＝Q_m·s·(t_n-t_w1)/(t_n-t_d)

其中，Q为所述供热系统中每个换热站对应供热目标的预估供热热量；Q_m所述供热目标所在的建筑设计供暖负荷；s为所述供热目标的供暖面积；t_n为所述供热目标的指定供暖温度；t_w1为所述时间段内的预报的平均气温；t_d为要求的最低供暖平均温度。

其中较优地，所述实际供热总热量是根据下式计算的：

Q_实际＝∑Q_jη

其中，Q_实际为所述实际供热总热量；Q_j为所述第j个换热站对应供热目标的实际供热热量；η为所述换热站的换热效率。

其中较优地，所述供热系统中每个换热站对应供热目标的实际供热热量，是根据下式计算的：

Q＝Q_m·s·(t_n-t_w2)/(t_n-t_d)

其中，Q为所述供热系统中每个换热站对应供热目标的实际供热热量；Q_m所述供热目标所在的建筑设计供暖负荷；s为所述供热目标的供暖面积；t_n为所述供热目标的指定供暖温度；t_w2为所述时间段内的实际的平均气温；t_d为要求的最低供暖平均温度。

其中较优地，所述步骤S3包括：

综合所述未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，根据下式得到所述未来时间段内的锅炉负荷参数：

其中，Q′为所述未来时间段内的锅炉负荷参数；T为所述未来时间段内以及过去时间段内的时长；Q_T1预估为所述未来时间段内预估供热总热量；Q_T2预估为所述过去时间段内预估供热总热量；Q_T2实际为所述过去时间段内实际供热总热量；η为换热站的换热效率。

其中较优地，在所述步骤S4之后，还包括：

根据所述锅炉负荷参数，利用PID调节方法调节所述锅炉的供水温度。

依据本发明的第二方面，提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节系统，包括：

获取单元：用于获取未来时间段的天气预报；

存储单元：用于存储每一时间段的天气信息；

处理单元：用于计算未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量；

还用于根据未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到所述未来时间段内的锅炉负荷参数；根据所述锅炉负荷参数调节所述锅炉的供水温度。

本发明提供了一种供热用燃气锅炉负荷设定方法及系统。该方法通过根据当前周期的供热目标预估供热热量、前一个周期的供热目标预估供热热量及实际供热热量得到当前周期的锅炉负荷参数，并根据锅炉负荷参数调节锅炉的供水温度，避免锅炉负荷参数依据实时气温调节波动过大，节约资源。同时供热目标的供热温度不会因供水温度的变化而产生巨大的波动，保证供暖了质量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是现有技术中供热系统结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的供热用燃气锅炉负荷设定方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

如图2所示，本实施例提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法，包括：

S1、以当前的测试时间点为基准，获取未来时间段内，供热系统中所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量。步骤S1中的子步骤具体如下所示：

S101、计算未来时间段内每个换热站对应供热目标的预估供热热量。

其中较优地，在未来时间段内供热系统中每个换热站对应供热目标的预估供热热量，是根据式(1)计算的：

Q＝Q_m·s·(t_n-t_w1)/(t_n-t_d)(1)

其中，Q为供热系统中每个换热站对应供热目标的预估供热热量；Q_m供热目标所在的建筑设计供暖负荷；s为供热目标的供暖面积；t_n为供热目标的指定供暖温度；t_w1为时间段内的预报的平均气温；t_d为要求的最低供暖平均温度。

需要说明的是，建筑设计供暖负荷Q_m是根据建筑物的实际情况设定的，如建筑物的建筑情况、建筑物的用途等等。供热目标的指定供暖温度t_n以政府设定的供暖标准为准，如一般冬季采暖室内的标准温度为20度。要求的最低供暖平均温度t_d为要求供暖的最低供暖室外平均温度，举例来说，一般北京市要求提供供暖的室外平均温度为-7.6度至5度，因此若按北京市的标准来取，则最低供暖平均温度t_d为-7.6度。

S102、根据每个换热站对应供热目标的预估供热热量，计算未来时间段内所有换热站对应供热目标的预估供热总热量。

其中较优地，所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量是根据式(2)计算的：

Q_预估＝∑Q_iη(2)

其中，Q_预估为预估供热总热量；Q_i为第i个换热站对应供热目标的预估供热热量；η为换热站的换热效率。

S2：以当前的测试时间点为基准，获取过去时间段内，所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量以及实际供热总热量。步骤S2中的子步骤具体如下所示：

S201、计算过去时间段内每个换热站对应供热目标的预估供热热量。

计算过去时间段的预估供热热量与计算未来时间段的预估供热热量的方法相同，均是由每个换热站的预估供热热量与对应的换热站的换热效率相乘，最后在求和，具体计算如式(3)所示：

Q_实际＝∑Q_jη(3)

其中，Q_实际为实际供热总热量；Q_j为第j个换热站对应供热目标的实际供热热量；η为换热站的换热效率。

S202、计算过去时间段内每个换热站对应供热目标的实际供热热量。

其中，供热系统中每个换热站对应供热目标的实际供热热量，是根据下式计算的：

Q＝Q_m·s·(t_n-t_w2)/(t_n-t_d)(4)

式(4)中，Q为供热系统中每个换热站对应供热目标的实际供热热量；Q_m供热目标所在的建筑设计供暖负荷；s为供热目标的供暖面积；t_n为供热目标的指定供暖温度；t_w2为时间段内的实际的平均气温；t_d为要求的最低供暖平均温度。式(4)中除了t_w2，其他参数的含义与步骤S101中的意义均相同。

S3：综合未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到未来时间段内的锅炉负荷参数；

其中较优地，综合步骤S1中得到的未来时间段内预估供热总热量以及步骤S2得到的过去时间段内预估供热总热量和实际供热总热量，根据式(5)得到未来时间段内的锅炉负荷参数，也即锅炉应产生的瞬时能量：

其中，Q′为未来时间段内的锅炉负荷参数，也可以理解为锅炉的功率，也即单位时间锅炉产生蒸汽的能力；T为未来时间段内以及过去时间段内的时长；Q_T1预估为未来时间段内预估供热总热量；Q_T2预估为过去时间段内预估供热总热量；Q_T2实际为过去时间段内实际供热总热量；η为换热站的换热效率。

S4：重复步骤S1至S3，更新锅炉负荷参数；

在下一个测试时间点重复步骤S1至S3，每次重复都会得到一个新的锅炉负荷参数。根据锅炉负荷参数的变化情况，优选地利用PID调节(比例积分调节)方法调节所述锅炉的供水温度，使锅炉燃烧产生的热量与计算值保持同步。

需要说明的是，步骤S2中的过去的时间段与步骤S1中的未来的时间段的时长相同。举例来说，假设当前测试时间点为上午9点，设置每个时间段的时长为1小时，也即每隔一个小时测试一次，因此未来的时间段即为上午9点至10点，过去的时间段即为上午8点到9点。根据9点至10点之间的预估供热总热量以及8点到9点的预估供热总热量及实际供热总热量，生成9点至10点时间段的锅炉负荷参数，并根据该锅炉负荷参数调节9点到10点的锅炉燃烧情况。当10点时，进行下一次测试，此时9点到10点的预估供热总热量及实际供热总热量将作为10点至11点的参考值，计算10点至11点的锅炉负荷参数。从而实现锅炉负荷参数的等时间间隔的变化，根据锅炉负荷参数控制每一时段的锅炉的供水温度。

实施例二

本实施例提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法的具体实施方式。具体说明如下：

在某一测试点内安装2台7MW燃气锅炉，总供热量为14MW，供回水温度为130/70℃，锅炉额定压力1.0MPa。分别设置4座热力站分别位于安置房各小区内，均位于地下一层，供热系统为间接供热系统。

锅炉供热系统为分布式变频泵供热系统。共四个换热站：A区换热站、B区换热站、C区换热站及D区换热站。

其中，A区换热站的供热面积为78033平米，热负荷为3572.7kW(供暖最大负荷Q_m*S)；

B区换热站的供热面积为71070平米，热负荷为3249.6kW(供暖最大负荷Q_m*S))；

C区换热站的供热面积为78368平米，热负荷为3701.6kW(供暖最大负荷Q_m*S)；

D区换热站的供热面积为86923平米，热负荷为4027.7kW(供暖最大负荷Q_m*S)。

其余的参数如下所示：

冬季采暖室内计算温度：20℃

采暖期室外平均温度：-0.9℃

北京市要求提供供暖的室外日平均温度：-7.6℃～+5℃，一般地，以-7.6℃为基准值代入公式。

采暖期天数：121天

天然气的热值：35.16MJ/Nm³

供热效率：85-95％

经计算，产生1GJ的热量需消耗天然气31.6Nm³。

表1列出了A区换热站的计算参数。

表1A区换热站计算参数表

根据表1中提供的各项数据计算A区换热站的未来时间段的预估供热热量、过去时间段的预估供热热量以及实际供热热量。表1只是以A区换热站为例，其他换热站的计算方法与A区换热站的计算方法相同，最后根据实施例一中的方法计算该供热区域的锅炉负荷，并调节锅炉的供热水温。该供热中心，采用s7-1200PLC作为集中控制系统，操作站采用触摸屏，在2014-2015供热年度采用此算法，比2013-2014年度节省燃气消耗5.22％，节能减排及经济效益显著。

实施例三

本实施例提供了一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节系统，包括：

获取单元：用于获取未来时间段的天气预报；

存储单元：用于存储每一时间段的天气信息；

处理单元：用于计算未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量；

还用于根据未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到未来时间段内的锅炉负荷参数；根据锅炉负荷参数调节锅炉的供水温度。

其中较优地，本实施例提供的调节系统还包括室内温度检测器以及室外温度检测器。室内温度检测器用于检测用户的室温，并将温度传送至处理单元，用于确定用户室内温度的指标。室外温度检测器用于实时检测室外的温度并将温度数据传送至处理单元。

综上所述，本发明提供了一种供热用燃气锅炉负荷设定方法及系统。该方法通过根据当前周期的供热目标预估供热热量、前一个周期的供热目标预估供热热量及实际供热热量得到当前周期的锅炉负荷参数，并根据锅炉负荷参数调节锅炉的供水温度，避免锅炉负荷参数依据实时气温调节波动过大，节约资源。同时供热目标的供热温度不会因供水温度的变化而产生巨大的波动，保证供暖了质量。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节方法，其特征在于，包括：

S1：获取未来时间段内，供热系统中所有的换热站对应供热目标的预估供热总热量；

S2：获取过去时间段内，所有的所述换热站对应供热目标的预估供热总热量以及实际供热总热量；

S3：综合所述未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到所述未来时间段内的锅炉负荷参数；

S4：重复步骤S1至S3，更新所述锅炉负荷参数；

其中，所述未来时间段以及所述过去时间段的时长相同。

2.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述预估供热总热量是根据下式计算的：

Q_预估＝∑Q_iη

其中，Q_预估为所述预估供热总热量；Q_i为所述第i个换热站对应供热目标的预估供热热量；η为所述换热站的换热效率。

3.如权利要求2所述的调节方法，其特征在于，所述供热系统中每个换热站对应供热目标的预估供热热量，是根据下式计算的：

Q＝Q_m·s·(t_n-t_w)/(t_n1-t_d)

其中，Q为所述供热系统中每个换热站对应供热目标的预估供热热量；Q_m所述供热目标所在的建筑设计供暖负荷；s为所述供热目标的供暖面积；t_n为所述供热目标的指定供暖温度；t_w1为所述时间段内的预报的平均气温；t_d为要求的最低供暖平均温度。

4.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述实际供热总热量是根据下式计算的：

Q_实际＝∑Q_jη

其中，Q_实际为所述实际供热总热量；Q_j为所述第j个换热站对应供热目标的实际供热热量；η为所述换热站的换热效率。

5.如权利要求4所述的调节方法，其特征在于，所述供热系统中每个换热站对应供热目标的实际供热热量，是根据下式计算的：

Q＝Q_m·s·(t_n-t_w)/(t_n2-t_d)

其中，Q为所述供热系统中每个换热站对应供热目标的实际供热热量；Q_m所述供热目标所在的建筑设计供暖负荷；s为所述供热目标的供暖面积；t_n为所述供热目标的指定供暖温度；t_w2为所述时间段内的实际的平均气温；t_d为要求的最低供暖平均温度。

6.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

综合所述未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，根据下式得到所述未来时间段内的锅炉负荷参数：

其中，Q′为所述未来时间段内的锅炉负荷参数；T为所述未来时间段内以及过去时间段内的时长；Q_T1预估为所述未来时间段内预估供热总热量；Q_T2预估为所述过去时间段内预估供热总热量；Q_T2实际为所述过去时间段内实际供热总热量；η为换热站的换热效率。

7.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括：

根据所述锅炉负荷参数，利用PID调节方法调节所述锅炉的供水温度。

8.一种供热用燃气锅炉负荷参数的调节系统，其特征在于，包括：

获取单元：用于获取未来时间段的天气预报；

存储单元：用于存储每一时间段的天气信息；

处理单元：用于计算未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量；

还用于根据未来时间段内预估供热总热量、过去时间段内预估供热总热量以及实际供热总热量，得到所述未来时间段内的锅炉负荷参数；根据所述锅炉负荷参数调节所述锅炉的供水温度。