锅炉热效率计算的核心参数与简化计算_李俊瑞

技术交流暖通空调 年第 卷第 期 锅炉热效率计算的核心参数与 简化计算 天津理工大学 李俊瑞 秦 娜 摘要 运用锅炉热平衡计算原理 建立了数学模型 进行了热效率简化计算研究 确定了 锅炉热效率计算的核心参数 给出了核心参数与锅炉主要热损失的关系曲线 推导出了关于灰 渣含碳量和排烟温度的锅炉热效率简化计算公式 验证结果表明 简化公式计算结果准确可 靠 可作为锅炉热效率在线计算的依据 关键词 锅炉热效率 灰渣含碳量 排烟温度 关系曲线 简化公式 年天津市科技型中小企业技术创新资金项目 编号 李俊瑞 男 年 月生 大学 副教授 天津市南开区禧顺花园 收稿日期 修回日期 引言 锅炉热效率是评价锅炉设计和运行水平的综 合性指标 也是进行锅炉能量转换与利用效率分 析 优化锅炉运行管理的重要依据 近年来 随着 计算机与自动控制技术在供热工程中的不断应 用 作为供热系统在线监测和性能分析的主要内 容之一 锅炉热效率的实时在线计算成为亟待解 决的课题 目前 已有许多文献对锅炉热效率计算 标准作了简化研究 提出了简化计算模型 但 是 这些研究主要针对锅炉热平衡项目的简化计算 及其数据修正 仍然没有完全摆脱烦琐的计算过程 在线计算仍有困难 本文运用锅炉热平衡和热效率 计算原理 进行热效率计算因素分析 确定了灰渣含 碳量和排烟温度为热效率计算中的核心参数 给出 了核心参数与锅炉各项热损失之间的关系曲线 推 导出了灰渣含碳量和排烟温度对锅炉热效率影响的 简化计算式 验证表明 该式计算结果准确可靠 可 作为锅炉热效率在线简化计算的依据 锅炉热效率仿真计算 按照锅炉热效率计算标准 运用 软件 暖通空调 年第 卷第 期 技术交流 进行了锅炉热平衡计算模型设计和程序连接 为 了直观地反映热效率的变化情况 将此程序作为 后台应用程序进行调用 和可视化界面进行数据 连接 可实现在线数据传递和后台的计算反馈 以天津某供热公司热电厂 循环流化 床锅炉为例 通过数据记录界面输入燃料特性参 数和 锅 炉 运 行 数 据 得 到 锅 炉 运 行 热 效 率 为 如图 所示 和标准计算值 相差非常小 说明该热效率计算模型准确而且可 靠 图 热效率计算结果 锅炉热效率计算核心参数的确定 为了简化锅炉热效率计算 寻找热效率计算 核心参数进行锅炉热平衡项目分析 根据锅炉工 作原理 燃料燃烧与烟气传热两个基本过程 将 锅炉热效率分为燃烧效率和传热效率两部分 进 而确定影响燃烧效率和传热效率的核心参数 即 影响热效率的核心参数 由燃烧 理 论 可 知 锅 炉 燃 烧 效 率 与 燃 料 种 类 燃料特性 燃烧方式和运行操作等因素有关 根据燃料燃烧化学反应平衡式 锅炉的燃烧效率 可以通过烟气可燃成分和灰渣含碳量反映出来 而烟气可燃成分与灰渣含碳量之间存在着碳平 衡关系 对锅炉热平衡进一步分析发现 除了散 热损失 外 其他热损失项都和灰渣含碳量有着 直接或间接的关系 因此 可以用灰渣含碳量来 表征燃烧效率 锅炉炉内换热包括烟气放热与 受热面吸热 炉温是燃料燃烧放出的热量与炉膛 受热面吸热量动态平衡的结果 根据热平衡原 理 在稳定工况下 排烟温度是锅炉烟气放热与 受热面吸热平衡的最终结果 是表征锅炉传热效 率的核心参数 因此 得出结论 灰渣含碳量和 排烟温度是锅炉热效率最具代表性的参数 是锅 炉热效率计算的核心参数 核心参数与锅炉热损失之间的关系 仍以上述锅炉为例 进一步考察核心参数与 锅炉各项热损失之间的关系 分别作出了灰渣含 碳量和排烟温度与排烟热损失 气体不完全燃 烧热损失 固体不完全燃烧热损失 灰渣物理 热损失 之间的关系曲线 如图 所示 图 排烟热损失 随灰渣含碳量的变化 图 气体不完全燃烧热损失 随灰渣含碳量的变化 图 固体不完全燃烧热损失 随灰渣含碳量的变化 图 灰渣物理热损失 随灰渣含碳量的变化 李俊瑞 等 锅炉热效率计算的核心参数与简化计算 从图 可以看出 和 随着灰渣含碳量 的增加呈逐渐递减的趋势 而 和 呈逐渐增加 的趋势 除了 其他热损失的变化非常接近于 线性函数关系 锅炉热效率简化计算公式 根据锅炉反平衡计算式 锅炉热效率为 由式 可以得到不同排烟温度下锅炉热效 率随灰渣含碳量变化的关系 如图 所示 从图 图 热效率随灰渣含碳量的变化 可以看出 锅炉的热效率随着灰渣含碳量的增加 逐渐下降 综合以上分析 对锅炉热效率简化计 算式进行推导整合 最后得到的锅炉热效率关于 灰渣含碳量和排烟温度的函数关系式为 式中 为灰渣含碳量 为排烟温度 为了进一步减小计算误差 进行了二次拟合 选取灰渣含碳量分别为 和 得到的偏差结果如表 所示 计算和拟合结果比较如图 所示 表 热效率计算结果比较 灰渣含碳量热效率计算值热效率拟合值偏差 从表 和图 可以看出 两者的偏差很小 在 灰渣含碳量为 也就是最大含碳量时 偏差也 仅为 结论 建立了锅炉热平衡计算数学模型 并进行了 图 计算值和模拟值的偏差 程序连接 以 循环流化床锅炉为例 输入 相关参数 得到的热效率为 与按标准 方法 计 算 值 比 较 相 差 非 常 小 误 差 说明此热效率计算模型准确可靠 通过对锅炉燃烧效率和传热效率的简要分 析 确定了灰渣含碳量和排烟温度为锅炉热效率 计算的核心参数 并且给出了核心参数与 之间的关系曲线 可以看出 和 随着灰 渣含碳量的增加呈逐渐递减的趋势 而 和 呈 逐渐增加的趋势 除了 其他热损失的变化非 常接近于线性函数关系 在锅炉热平衡计算分析的基础上 以核心参 数为函数 推导出锅炉热效率关于灰渣含碳量和 排烟温度的函数关系式 取值验证表明此函数和计算结 果吻合良好 可以作为循环流化床锅炉热效率在 线简化计算的依据 参考文献 黄睿 方康玲 宁伟 一种实用的注气锅炉热效率在 线测量方法 微计算机信息 测控自动化 朱春梅 关于锅炉效率在线计算模型的研究 仪器 仪表与分析监测 胡鑫 江青