蒸汽蓄热器容积最优化研究0空调遥控器

蒸汽蓄热器容积最优化研究

蒸汽蓄热器容积最优化研究 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK229.6　　　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0294-04Optimization Study of Steam Accumulator Volume Cao Jiacong　Zhong Wei（China National Textile University, Shanghai, China, Post Code 200051）An algorithm model was set up for minimizing the essential heat storage of a steam accumulator with a computer program being applied to a specific example to illustrate this approach. The results of computation indicate that with the help of the above-mentioned program one can determine a minimal heat storage capacity required, which is considerably less than that obtainable by a manual calculation. This makes it possible to attain a minimized heat storage capacity required of an accumulator, creating the necessary conditions for the optimization of a steam accumulator design. Key words: industrial boiler, steam accumulator, heat storage capacity, volume, optimization, computer program1　前言　　工业锅炉耗用煤炭占全国煤产量的三分之一强，其热能效率的高低对我国能源利用率或单位能耗的高低起着举足轻重的影响，而且对环境的污染也有相当大的影响。就全国而言，我国工业锅炉的实际运行平均热效率长期徘徊在60%左右的水平，普遍比锅炉产品鉴定效率低10%左右，全国工业锅炉每年因此多耗煤七千万吨以上［1，2］。多年来，锅炉制造行业及使用单位为此从锅炉房主辅机的角度作了许多改进和革新，提高了锅炉的热平衡试验效率。然而这些技术进步，并未从根本上改善工业锅炉实际运行时的平均热效率。可见工业锅炉的运行情况是造成实际运行效率远低于热平衡效率的根本原因。　　大多数工业锅炉实际运行时负荷的波动很大。在我国99%以上燃煤工业锅炉是层燃炉，其动态特性有很大的时滞，当负荷扰动时，现有的热工调节系统仍难免一段时间内燃烧工况的恶化，各受热面的传热工况也会受到干扰。当负荷扰动较频繁，幅度较大时，锅炉热效率会出现较大的下降。图1为一燃气锅炉的负荷扰动(零到运行负荷之间)频率和负荷水平对其热效率的影响［3］。可见频率越高效率就越低。只有当负荷扰动周期长达2～4小时时，在高负荷区的热效率与稳定负荷下的热效率(热平衡试验效率)接近。负荷扰动幅度对锅炉热效率的影响可从图2看出。可见幅度越大，热效率越低［4］。锅炉容量越大以上现象越严重。图1　锅炉负荷波动与热效率的关系　　适当设计的蒸汽蓄热器系统能滤掉供热系统负荷的波动，使锅炉的蒸汽出力和压力保持不变，从而保证了锅炉外部理想的运行条件，使其热效率趋近热平衡试验效率，为大大提高我国工业锅炉实际运行热效率提供了可能。因此，蒸汽蓄热器在1983年10月的第三次全国节能技术情报交流会上被列为值得推广的十项节能技术之一；1987年国家经委计委进一步将该项目列为推广的通用节能技术。然而十多年后，此项技术并未得到令人满意的推广。事实表明，相对大的初投资以及要求较大的场地是影响蒸汽蓄热器顺利推广的主要的客观原因之一。由于蒸汽蓄热器工程的初投资直接取决于蓄热器本体的价格，若能够在保证蓄热器的技术与热工性能要求的条件下，令其容积最小化，就能尽可能减少投资，促进蒸汽蓄热器的顺利推广。图2　锅炉负荷扰动幅度对热效率的影响2　蓄热器容积的优化2.1　确定蓄热器容积的基本方法　　设在所考虑的锅炉房热负荷周期内，热负荷为q(t)，平均负荷为Qav。则平均负荷相对于热负荷的盈亏为ΔQ=Qav－q(t)，于是积分曲线　(1)就代表了从规定的起始时刻起到时刻t为止累计的蓄热器应当蓄存或放出的蓄热量。Q(t)在整个负荷周期内的最大值与最小值之差即为所求的必需蓄热量。由此可很容易算得蓄热器的理论容积和实际容积。　　众所周知，当适当地将热负荷周期加以分段后分别应用式(1)，在整个热负荷周期内可将必需蓄热量显著降低，从而可大大减少相应的必需容积［4］。问题是在保证锅炉房热效率基本上为最高的前提下，这个必需蓄热量应是最小的。2.2　蓄热器必需蓄热量优化的计算机程序　　考虑工业锅炉房的日负荷曲线，其周期长度为24小时。将负荷曲线等时间

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