電站鍋爐的熱力計算及火用分析應(yīng)用程序

梁爾凱

摘 要： 采用建立在熱力學(xué)第一定律基礎(chǔ)上的熱平衡分析方法和以建立在熱力學(xué)第一、二定律基礎(chǔ)上的火用分析方法， 以及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法， 編制了電站鍋爐熱力計算與火用 分析應(yīng)用程序。 上述程序能夠?qū)﹄娬镜腻仩t和相關(guān)的受熱區(qū)域開展熱力運(yùn)算，并且能夠分析相關(guān)的損失問題。通過計算結(jié)果我們得知了鍋爐常發(fā)生的一些損失以及方位，目的是為了更好的促進(jìn)后續(xù)的節(jié)能工作的進(jìn)行。

關(guān)鍵詞： 電站鍋爐；熱力計算；火用分析；應(yīng)用程序

我們都知道，在當(dāng)前社會，能源成為了所有人都非常關(guān)注的話題，由于其短缺的現(xiàn)狀使得我們開始不斷的研究節(jié)能方法。如今，整個社會的能源都是很緊缺的，所以開展好節(jié)能活動是很有必要的。一直以來，我們都使用熱平衡分析措施，尤其是電站鍋爐使用的更是頻繁，該措施可以站在能量質(zhì)和量的高度上來分析具體的狀態(tài)。由于科技不斷的進(jìn)步，電站鍋爐中已經(jīng)開始用火用分析措施，其同樣是通過分析質(zhì)和量兩個要素來工作的。但是它的優(yōu)點(diǎn)是能夠更加精準(zhǔn)的分析問題。

文章以當(dāng)代的計算方法為前提，采用以熱效率為指標(biāo)的熱力學(xué)第一定律的熱平衡分析法和以火用效率為指標(biāo)建立在第一、第二定律基礎(chǔ)上的火用分析方法，得到了熱力運(yùn)算和火用分析相關(guān)的內(nèi)容。這項(xiàng)計算內(nèi)容不但能夠反饋出鍋爐的外在損失，比如排煙等問題，還能夠反饋出能量轉(zhuǎn)換時期的一些狀況，精準(zhǔn)的體現(xiàn)損失，進(jìn)而能夠?yàn)楣?jié)能活動的開展提供方法和策略。

1 如何運(yùn)算火用損失以及功效

1.1 電站鍋爐的效率

假如將空氣流到鍋爐時候的氣溫看成是環(huán)境氣溫的話，此時設(shè)備的火用效率就可以定義為如下：

1.2 燃燒火用效率

2 程序的編制

電站鍋爐的熱力計算與火用分析應(yīng)用程序的源程序用Visual Bisic 語言編程。相關(guān)人員為了保證設(shè)備的熱力運(yùn)算等程序有著良好的運(yùn)算功效，將總的程序按照模塊的形式設(shè)定，也就是對其所有的單元以及受熱區(qū)域設(shè)置一樣的子程序，然后經(jīng)由主程序?qū)ζ湔{(diào)節(jié)，以此來適應(yīng)不一樣的運(yùn)算情況。程序涵蓋1個總的和12個分支。前者的活動是經(jīng)由人機(jī)界面設(shè)置初始信息的信息文件，而且結(jié)合文件的連接以及其他的分程序，完成好所需的所有的運(yùn)算。接下來將具體的闡述程序編制相關(guān)的內(nèi)容。

電站鍋爐的熱力計算與火用分析應(yīng)用程序的主程序框圖如圖1所示。首先是輸入原始數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行理論空氣量、實(shí)際空氣量及實(shí)際煙氣量、熱平衡、燃料的消耗量的計算。接著下一步就是代入迭代初值。在鍋爐計算中前后相關(guān)的迭代量有：排煙溫度、噴水量等。然后依次調(diào)用子程序計算各受熱面的熱力學(xué)參數(shù)、傳熱量等，然后做好受熱區(qū)域的火用分析。在做好該項(xiàng)分析之后，查詢運(yùn)算得到的排煙氣溫以及設(shè)想的氣溫的溫差是不是合乎規(guī)定，假如不合乎規(guī)定的話，就要重返，設(shè)想新的氣溫并且運(yùn)算。假如合乎規(guī)定的話，那么此負(fù)載之下的總的運(yùn)算就完成了。最后還要對爐子的總體熱效率、火用效率及各受熱面進(jìn)行火用分析計算匯總，并用1個擴(kuò)展名為TXT的數(shù)據(jù)文件輸出全部計算結(jié)果：（1）各受熱面熱力計算全部結(jié)果；（2）各受熱面及鍋爐總體火用分析計算結(jié)果。

3 電站鍋爐的計算結(jié)果分析

3.1 火用平衡與熱平衡的外部損失比較

表1列出了100%負(fù)荷時火用平衡分析法與熱平衡分析法對鍋爐外部損失的評價。

從上表我們得知。

第一，針對排煙損失來講，兩個措施的結(jié)果存在著很多的不同之處。結(jié)合熱平衡的思想，排煙能夠把很多的熱帶走，進(jìn)而生成損失。站在火用平衡的思想上來看，雖說排煙能夠帶走不少的熱，不過質(zhì)量不是很高，也就是說可用能不多。因此兩類措施的運(yùn)算結(jié)局是不一樣的。

第二，設(shè)備的外在損失關(guān)鍵集中在兩個方面，一是排煙；二是無法全部燃燒形成的損失，該論點(diǎn)和熱平衡的思想是一致的。

第三，熱平衡分析中鍋爐的熱效率91.22%與表中各項(xiàng)熱損失之和為100%，而火用平衡分析中鍋爐的火用效率48.27%與表中各項(xiàng)火用損失之和僅為51.93%，由此我們得知設(shè)備中有很多的火用損失存在。通過上述的分析得知，雖說火用方法較之于另一種措施的排煙損失要小，不過將排煙氣溫降低對于提升設(shè)備的功效來講還是非常有意義的。針對如今的設(shè)備來說，排煙的氣溫本身較低，因此要提升設(shè)備的功效就要通過多種措施來減少排煙的總數(shù)，比如在設(shè)備運(yùn)作的時候通過合理的措施爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)和減少煙道各處的漏風(fēng)。不過要注意一點(diǎn)，即如果爐內(nèi)的氣體的過剩指數(shù)不高的話，化學(xué)不完全燃燒和機(jī)械不完全燃燒損失會增大，所以，最佳的爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)，應(yīng)使三項(xiàng)損失之和最小。

3.2 各種參數(shù)變化對電站鍋爐的熱效率和火用效率的影響

（1）鍋爐負(fù)荷：鍋爐負(fù)荷DZ變化時，熱效率和火用效率變化如圖2所示。熱效率隨負(fù)荷的增大而減小，火用效率隨負(fù)荷的增大而增大。（2）給水溫度：給水溫度TGS變化時，熱效率和火用效率變化如圖3所示。熱效率隨給水溫度的增大而減小，火用效率隨給水溫度的增大而增大。（3）主蒸汽溫度：主蒸汽溫度TZ變化時，熱效率和火用效率變化如圖4所示。熱效率隨主蒸汽溫度的增大而增大，火用效率隨主蒸汽溫度的增大而增大。

4 結(jié)束語

第一，通過分析得知，火用措施較之于熱平衡措施更加的可以體現(xiàn)出鍋爐的損失和形成的區(qū)域。第二，設(shè)備的熱效率在百分之九十左右，但是火用的僅僅是百分之五十，之所以會出現(xiàn)如此大的差距，其主要是因?yàn)樵O(shè)備不但有外在的損失還有很多的無法逆轉(zhuǎn)的內(nèi)在損失，其中燃燒不可逆火用損失和傳熱不可逆火用損失占很大部分。第三，給水的氣溫以及設(shè)備本身的負(fù)載和主蒸汽的氣溫等都會在很大的程度上干擾到兩種效率。最后，經(jīng)由對設(shè)備開展周密的火用分析得知，其最大的外在的火用的損失還是排煙以及機(jī)械的不全部燃燒兩種火用損失。

參考文獻(xiàn)

[1]周克毅，王澤寧，章臣樾.電站鍋爐火用分析[J].動力工程，1991，11（6）：30-36.