電站鍋爐的熱力計算及火用分析應用程序

梁爾凱

摘 要： 采用建立在熱力學第一定律基礎上的熱平衡分析方法和以建立在熱力學第一、二定律基礎上的火用分析方法， 以及結構化程序設計方法， 編制了電站鍋爐熱力計算與火用 分析應用程序。 上述程序能夠對電站的鍋爐和相關的受熱區域開展熱力運算，并且能夠分析相關的損失問題。通過計算結果我們得知了鍋爐常發生的一些損失以及方位，目的是為了更好的促進后續的節能工作的進行。

關鍵詞： 電站鍋爐；熱力計算；火用分析；應用程序

我們都知道，在當前社會，能源成為了所有人都非常關注的話題，由于其短缺的現狀使得我們開始不斷的研究節能方法。如今，整個社會的能源都是很緊缺的，所以開展好節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和量的高度上來分析具體的狀態。由于科技不斷的進步，電站鍋爐中已經開始用火用分析措施，其同樣是通過分析質和量兩個要素來工作的。但是它的優點是能夠更加精準的分析問題。

文章以當代的計算方法為前提，采用以熱效率為指標的熱力學第一定律的熱平衡分析法和以火用效率為指標建立在第一、第二定律基礎上的火用分析方法，得到了熱力運算和火用分析相關的內容。這項計算內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換時期的一些狀況，精準的體現損失，進而能夠為節能活動的開展提供方法和策略。

1 如何運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境氣溫的話，此時設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用程序的源程序用Visual Bisic 語言編程。相關人員為了保證設備的熱力運算等程序有著良好的運算功效，將總的程序按照模塊的形式設定，也就是對其所有的單元以及受熱區域設置一樣的子程序，然后經由主程序對其調節，以此來適應不一樣的運算情況。程序涵蓋1個總的和12個分支。前者的活動是經由人機界面設置初始信息的信息文件，而且結合文件的連接以及其他的分程序，完成好所需的所有的運算。接下來將具體的闡述程序編制相關的內容。

電站鍋爐的熱力計算與火用分析應用程序的主程序框圖如圖1所示。首先是輸入原始數據，根據輸入數據進行理論空氣量、實際空氣量及實際煙氣量、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的迭代量有：排煙溫度、噴水量等。然后依次調用子程序計算各受熱面的熱力學參數、傳熱量等，然后做好受熱區域的火用分析。在做好該項分析之后，查詢運算得到的排煙氣溫以及設想的氣溫的溫差是不是合乎規定，假如不合乎規定的話，就要重返，設想新的氣溫并且運算。假如合乎規定的話，那么此負載之下的總的運算就完成了。最后還要對爐子的總體熱效率、火用效率及各受熱面進行火用分析計算匯總，并用1個擴展名為TXT的數據文件輸出全部計算結果：（1）各受熱面熱力計算全部結果；（2）各受熱面及鍋爐總體火用分析計算結果。

3 電站鍋爐的計算結果分析

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，兩個措施的結果存在著很多的不同之處。結合熱平衡的思想，排煙能夠把很多的熱帶走，進而生成損失。站在火用平衡的思想上來看，雖說排煙能夠帶走不少的熱，不過質量不是很高，也就是說可用能不多。因此兩類措施的運算結局是不一樣的。

第二，設備的外在損失關鍵集中在兩個方面，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%與表中各項火用損失之和僅為51.93%，由此我們得知設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備的功效來講還是非常有意義的。針對如今的設備來說，排煙的氣溫本身較低，因此要提升設備的功效就要通過多種措施來減少排煙的總數，比如在設備運作的時候通過合理的措施爐內空氣過剩系數和減少煙道各處的漏風。不過要注意一點，即如果爐內的氣體的過剩指數不高的話，化學不完全燃燒和機械不完全燃燒損失會增大，所以，最佳的爐內空氣過剩系數，應使三項損失之和最小。

3.2 各種參數變化對電站鍋爐的熱效率和火用效率的影響

（1）鍋爐負荷：鍋爐負荷DZ變化時，熱效率和火用效率變化如圖2所示。熱效率隨負荷的增大而減小，火用效率隨負荷的增大而增大。（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出鍋爐的損失和形成的區域。第二，設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，之所以會出現如此大的差距，其主要是因為設備不但有外在的損失還有很多的無法逆轉的內在損失，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，給水的氣溫以及設備本身的負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，經由對設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械的不全部燃燒兩種火用損失。

參考文獻

[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.