电站锅炉的热力计算及火用分析应用程序

梁尔凯

摘 要： 采用建立在热力学第一定律基础上的热平衡分析方法和以建立在热力学第一、二定律基础上的火用分析方法， 以及结构化程序设计方法， 编制了电站锅炉热力计算与火用 分析应用程序。 上述程序能够对电站的锅炉和相关的受热区域开展热力运算，并且能够分析相关的损失问题。通过计算结果我们得知了锅炉常发生的一些损失以及方位，目的是为了更好的促进后续的节能工作的进行。

关键词： 电站锅炉；热力计算；火用分析；应用程序

我们都知道，在当前社会，能源成为了所有人都非常关注的话题，由于其短缺的现状使得我们开始不断的研究节能方法。如今，整个社会的能源都是很紧缺的，所以开展好节能活动是很有必要的。一直以来，我们都使用热平衡分析措施，尤其是电站锅炉使用的更是频繁，该措施可以站在能量质和量的高度上来分析具体的状态。由于科技不断的进步，电站锅炉中已经开始用火用分析措施，其同样是通过分析质和量两个要素来工作的。但是它的优点是能够更加精准的分析问题。

文章以当代的计算方法为前提，采用以热效率为指标的热力学第一定律的热平衡分析法和以火用效率为指标建立在第一、第二定律基础上的火用分析方法，得到了热力运算和火用分析相关的内容。这项计算内容不但能够反馈出锅炉的外在损失，比如排烟等问题，还能够反馈出能量转换时期的一些状况，精准的体现损失，进而能够为节能活动的开展提供方法和策略。

1 如何运算火用损失以及功效

1.1 电站锅炉的效率

假如将空气流到锅炉时候的气温看成是环境气温的话，此时设备的火用效率就可以定义为如下：

1.2 燃烧火用效率

2 程序的编制

电站锅炉的热力计算与火用分析应用程序的源程序用Visual Bisic 语言编程。相关人员为了保证设备的热力运算等程序有着良好的运算功效，将总的程序按照模块的形式设定，也就是对其所有的单元以及受热区域设置一样的子程序，然后经由主程序对其调节，以此来适应不一样的运算情况。程序涵盖1个总的和12个分支。前者的活动是经由人机界面设置初始信息的信息文件，而且结合文件的连接以及其他的分程序，完成好所需的所有的运算。接下来将具体的阐述程序编制相关的内容。

电站锅炉的热力计算与火用分析应用程序的主程序框图如图1所示。首先是输入原始数据，根据输入数据进行理论空气量、实际空气量及实际烟气量、热平衡、燃料的消耗量的计算。接着下一步就是代入迭代初值。在锅炉计算中前后相关的迭代量有：排烟温度、喷水量等。然后依次调用子程序计算各受热面的热力学参数、传热量等，然后做好受热区域的火用分析。在做好该项分析之后，查询运算得到的排烟气温以及设想的气温的温差是不是合乎规定，假如不合乎规定的话，就要重返，设想新的气温并且运算。假如合乎规定的话，那么此负载之下的总的运算就完成了。最后还要对炉子的总体热效率、火用效率及各受热面进行火用分析计算汇总，并用1个扩展名为TXT的数据文件输出全部计算结果：（1）各受热面热力计算全部结果；（2）各受热面及锅炉总体火用分析计算结果。

3 电站锅炉的计算结果分析

3.1 火用平衡与热平衡的外部损失比较

表1列出了100%负荷时火用平衡分析法与热平衡分析法对锅炉外部损失的评价。

从上表我们得知。

第一，针对排烟损失来讲，两个措施的结果存在着很多的不同之处。结合热平衡的思想，排烟能够把很多的热带走，进而生成损失。站在火用平衡的思想上来看，虽说排烟能够带走不少的热，不过质量不是很高，也就是说可用能不多。因此两类措施的运算结局是不一样的。

第二，设备的外在损失关键集中在两个方面，一是排煙；二是无法全部燃烧形成的损失，该论点和热平衡的思想是一致的。

第三，热平衡分析中锅炉的热效率91.22%与表中各项热损失之和为100%，而火用平衡分析中锅炉的火用效率48.27%与表中各项火用损失之和仅为51.93%，由此我们得知设备中有很多的火用损失存在。通过上述的分析得知，虽说火用方法较之于另一种措施的排烟损失要小，不过将排烟气温降低对于提升设备的功效来讲还是非常有意义的。针对如今的设备来说，排烟的气温本身较低，因此要提升设备的功效就要通过多种措施来减少排烟的总数，比如在设备运作的时候通过合理的措施炉内空气过剩系数和减少烟道各处的漏风。不过要注意一点，即如果炉内的气体的过剩指数不高的话，化学不完全燃烧和机械不完全燃烧损失会增大，所以，最佳的炉内空气过剩系数，应使三项损失之和最小。

3.2 各种参数变化对电站锅炉的热效率和火用效率的影响

（1）锅炉负荷：锅炉负荷DZ变化时，热效率和火用效率变化如图2所示。热效率随负荷的增大而减小，火用效率随负荷的增大而增大。（2）给水温度：给水温度TGS变化时，热效率和火用效率变化如图3所示。热效率随给水温度的增大而减小，火用效率随给水温度的增大而增大。（3）主蒸汽温度：主蒸汽温度TZ变化时，热效率和火用效率变化如图4所示。热效率随主蒸汽温度的增大而增大，火用效率随主蒸汽温度的增大而增大。

4 结束语

第一，通过分析得知，火用措施较之于热平衡措施更加的可以体现出锅炉的损失和形成的区域。第二，设备的热效率在百分之九十左右，但是火用的仅仅是百分之五十，之所以会出现如此大的差距，其主要是因为设备不但有外在的损失还有很多的无法逆转的内在损失，其中燃烧不可逆火用损失和传热不可逆火用损失占很大部分。第三，给水的气温以及设备本身的负载和主蒸汽的气温等都会在很大的程度上干扰到两种效率。最后，经由对设备开展周密的火用分析得知，其最大的外在的火用的损失还是排烟以及机械的不全部燃烧两种火用损失。

参考文献

[1]周克毅，王泽宁，章臣樾.电站锅炉火用分析[J].动力工程，1991，11（6）：30-36.