鍋爐運行曲線

1、1引言：衡量鍋爐總的經濟性的評價指標有三個分別是：熱效率，金屬材料耗量 和單位供熱量的運行費用，這三個指標相互制約。當鍋爐房建成投入運 行后，此時評價鍋爐的經濟性就只考慮鍋爐的熱效率和單位供熱量的運 行費用。我們希望鍋爐在運行過程中始終處于高效率區(qū)，但此時鍋爐運 行費用如何？鍋爐高效率區(qū)與經濟運行工況區(qū)有何關系？作者對此進行 了探討。本文通過實驗測試和理論計算兩種方法分別得出了鍋爐的兩個 工作區(qū)域：高效運行工況區(qū)和經濟運行工況區(qū)，綜合考慮這兩種因素最 終可確定鍋爐的最佳運行工況區(qū)。2鍋爐高效運行工況區(qū)的確定確定鍋爐的高效運行工況區(qū)，首先需要繪制鍋爐的效率曲線。而在該曲 線繪制之前先要做熱平衡實

2、驗（熱平衡測試數(shù)據見表一），然后根據具 體實驗數(shù)據得出鍋爐的g一刀曲線。該數(shù)據是在測試工況下得到的，是 反映鍋爐測試效率與負荷率之間的關系的，是否能夠反映鍋爐運行工況 時運行效率與負荷率的關系，還需要通過運行實驗數(shù)據加以驗證。即用 鍋爐正常運行時測取的關于g-4關系的數(shù)值為此做修正和補充。課題的試驗地點是哈爾濱嵩山節(jié)能小區(qū)的鍋爐房。鍋爐房內設置型號為 SHW4.2-0.7/95/70-AII （H）的熱水鍋爐三臺。供熱系統(tǒng)按連續(xù)運行設計， 系統(tǒng)采用補給水泵定壓。小區(qū)總建筑面積為18.371萬平方米。在測試時 由于小區(qū)還在建設中只有單臺鍋爐運行，供暖面積為60713.79平方米。2.1 鍋爐效率

3、曲線的擬合及表達式的求取通過正反平衡測試得到的數(shù)據擬合曲線如圖1所示。從圖中可以看出在負荷率較低或較高的范圍內，鍋爐的效率都比較低；而在某一個負荷率 變化范圍內，熱效率可以達到較高值。現(xiàn)在問題的關鍵是如何確定這一 高效率區(qū)。我們借助于常用數(shù)學知識，利用線性回歸等手段來擬合這條 實驗曲線?？紤]到回歸多項式既能真實反映所測數(shù)據又能便于今后應用， 選擇了多項式擬合形式, 表達式為：4=24.0961+1.2361g-0.0069g 2,（式 中g的變化范圍受到限制）。g 一4熱平衡測試數(shù)據表表'率 T1 %負荷率g%76.4568.07481.283.277.770.64571.4168.4

4、115.0110.83103102.767465.17650.8249.4115.0g 一4曲線（圖1）為了驗證方程式是否可用，需進一步檢驗方程是否有意義。檢驗分兩步 進行。首先進行方差分析，然后利用方差分析的結果對方程進行顯著性 檢驗，以確定變量”與變量g之間關系的密切程度。檢驗結果表明，在 g的一定范圍內（70<g<120）,方程是有意義的。2.2 高效率區(qū)的具體確定 通過鍋爐的g一“曲線，回歸出多項式表達式后，根據高等數(shù)學的知識, 可以求取效率的極值及高效率區(qū)。求取結果為：當負荷率g=89.57%寸，此時的鍋爐效率最高為 4=79.45%0而這種鍋爐在設計工況下當負荷率 g=

5、100%寸達到最高設計效率4=76.98%設計工況與運行工況比較如表二：設計工況與運行工況比較表二類別 名稱設計工況運行工況噸位D （T）65.36負荷率g (%10089.57效率4(%76.98上表數(shù)據表明在不同工況下有二個最高效率點。通過分析，取正常運行時負荷率g=89.57%,4=79.45%做為運行調節(jié)工況的最高效率點比較合 理，也符合實際情況。若鍋爐運行的高效率區(qū)以0.954高對應的負荷率為界。即 刀 > “分界 =0.954高=75.48%o通過曲線方程解之：gi=65.56%g=113.58% 則鍋爐 運行的高效率區(qū)可定為 65.56%< g< 113.58%

6、=為了驗證所確定的高效率區(qū)是否可以定為鍋爐實際運行時的高效率區(qū)，我們用實際測試的數(shù)據對此進行了驗證(測試數(shù)據見表三)。由于測試時鍋爐房尚未完全竣工，原設計的一些基本儀表尚未完全投入，因而在供熱量統(tǒng)計時，忽略了提高補水溫度而消耗掉的熱量。經分析從2/12到10/2共計補水約1710.12m3,此段時間tgp=65.71oC,若假設補水溫度6oC,則補水耗熱量約占此段時間內總供熱量的2.68%。此說明表中的供熱量和效率約偏低2.68%。鍋爐運行測試數(shù)據統(tǒng)計表表三時間總熱量日平均供熱量運行負荷率室外平均溫度運行效率運行天數(shù)修正后運行效率Q (KMJ)Q (KMJ/天)gpj (%)tw(oC)“(%

7、)n (天 )“（）2/1216/123092.642220.903121.74-12.5774.881477.5616/1230/123067.807219.129107.04-14.0767.851470.5330/1213/13530.73252.195105.9-13.7513/127/13512.6250.971.7-18.3274.111476.7927/110/22747.975196.2882.21-12.3673.691476.37將表三中鍋爐運行效率與負荷率的各組數(shù)據描繪在測試效率與負荷率的曲線圖上，如圖二所示?？梢钥闯鋈龡l曲線的變化趨勢是一致的，且在65.56%<

8、g< 113.58%£圍內的某個區(qū)域內,三條曲線都處于高效率區(qū), 所以通過測試效率負荷率曲線圖確定鍋爐高效率區(qū)的方法是可行的。g一“曲線（圖2）曲線（1）表示測試的效率曲線；曲線（2） 表示修正后的實際運行效率曲線；曲線（3）表示實際運行時的效率曲線；3 鍋爐經濟運行工況區(qū)的確定：3.1 經濟運行工況區(qū)的理論求取：所謂鍋爐運行的經濟工況區(qū)是鍋爐在此工況中運行時單位供熱量的運行費用最經濟。對于一個供暖鍋爐房來說，其運行費用 S由以下三部分組成：生產熱能 費用Sc、輸送熱能費用Sr和維護管理費用Swg即：S= Sc+ Sr +Swg。生產熱能費用Sc 包括鍋爐本體耗煤費用Sgl,

9、以及爐排機、鼓風機、引風機、上煤、除渣設備的耗電費用，分別記作：Sp、 Sg、 Sy、 Sm、 Sz。輸送熱能費用Sr包括循環(huán)水泵耗電費用Sx,補給水泵耗電費用Sbs和 補給水軟化水費用Sso維護管理費用Swg包括運行管理人員工資Sgz和 折舊維修費用Swx。則：單位供熱量運行費用可表示為：S/Q=( Sgli/Q+Spi/Q+Sgi/Q+Syi/Q) +Sm/Q+Sz/Q+( Sx/Q+Sbs/Q+Ss/Q) +Sgz/Q+Swx/Q)式中：小括號內各項表示鍋爐及其配套的輔機生產單位供熱量的費用，元 /kwh ；&/Q、&/Q、&/Q、&/Q分別表示鍋爐本體生

10、產1kwh供熱量的燃料費用；生產1kwh供熱量的爐排耗電費用；送風耗電費用；引風耗電費用，元/kwh ；Sm/Q和Sz/Q分別表示鍋爐房內上煤除渣設備為保證生產1kwh的熱量所需的電能費用，元/kwhS/Q、Sbs/Q和S/Q分別表示輸送1kwh熱量所需的電能費用；為保證供 熱系統(tǒng)正常運行1kwh所需的補水耗電費用和補給軟化水費用，元 /kwh;Sgz/Q和Sw/Q分別表示鍋爐房生產1kwh熱量所需的人工費和折舊維修費 用，元/kwh。3.2 經濟運行工況區(qū)的實際求取嵩山小區(qū)鍋爐房有三臺4.2X103KW往復推動爐排熱水鍋爐，所配鼓、引 風機的型號分別為4-72-12No4.5A,Y 5-47

11、No8C,鍋爐房設置了 6sh-9循 環(huán)水泵2臺,8sh-13A循環(huán)水素1臺（其中一1臺備用），50MSX3-3.0補給 水泵2臺（1臺備用），采用GBL-50X4刮板撈渣機除渣，上煤輸送設備 是MC2M埋刮板輸送機上煤和TD75型固定式膠帶輸送機運煤。將實際 運行的各參數(shù)代入后分別計算，計算結果見表四：鍋爐經濟運行參數(shù)計算表表四giSbl/Q*10-3Spi/Qi*10-3S7Q*10-3&/Qi*10-3S/Q*10-3Sbs/QSm/Q*10-5Sz/Q*10-5Ss/Q*10-3Sgz/Q*10-3Swx/Q*10-3S/Q*10-325%58.20.03231.162.257

12、.4413.443.838.8192.2350%44.60.02470.731.5143.8312.462.934.401.995.015.4463.3475%39.80.02210.5521.1952.8211.813.343.6253.52100%39.60.02190.4681.0272.3111.272.602.201.992.512.7250.81從表中可以看出：g70%U后S/Q的變化已趨于穩(wěn)定，可以將嵩山小區(qū) 鍋爐房的經濟運行工況區(qū)定為：70好g 注。4 鍋爐最佳運行工況區(qū)確定在前面我們通過不同的方面來確定鍋爐的工況區(qū)，綜合這些因素，可以得出這樣一個結論，即：鍋爐在運行工況下要想

13、達到最佳效果，就要使鍋爐的最佳運行工況區(qū)既要在鍋爐的經濟運行工況區(qū)70%Cg范圍內，又要在鍋爐的高效率區(qū)g=65113%£圍內。這樣鍋爐的最佳運行工況區(qū)就可以定為g=70113%?？紤]到為了今后較方便地確定鍋爐最佳運行工況區(qū)范圍，可以將鍋爐運行的高效率區(qū)以0.97“高的負荷率為界。即 ”>”分界=0.97刀高=77.1%o 通過曲線方程解之：gi=70.97%, g2=108.18%這樣鍋爐運行的高效率區(qū) 即為71%C g0108%也就是說，可以讓鍋爐的最高效率運行區(qū)位于最佳 經濟運行工況區(qū)范圍內。今后確定鍋爐最佳運行工況區(qū)，可以僅從確定鍋爐高效運行工況區(qū)考慮即可。5 結論供熱鍋爐最佳運行工況區(qū)的確定是建立在鍋爐高效率區(qū)和經濟運行工況區(qū)的基礎之上。盡管通過實驗測試和理論計算兩種方法可分別得出鍋爐的這兩個工作區(qū)域，從而確定鍋爐最佳運行工況區(qū)；但通過本文分析可知，今后確定鍋爐最佳運行工況區(qū)可以僅以鍋爐運行的高效率區(qū)的0.97 高的負荷率為界，這樣可以大大地方便了鍋爐最佳經濟運行工況 區(qū)范圍地確定，從而為自動控制提供方便條件，以使運行效果更好。 注 ： 鍋爐經濟運行工況區(qū)與一般運行工況區(qū)的分界點由S/Q=M(S/QMi。%勺值與gS/Q曲線的交點來確定，本文亦采取此法，在此不贅述。詳見參考文獻(1)參考文獻(1) 藺潔 . 嵩山小區(qū)