基于传热熵产的吹灰优化模式的改进.pdf

维普资讯 第 24卷第 3期 电 力 科 学 与 工 程 Vo1．24，No．3 2008年 5月 ElectricPowerScienceandEngineering M ay，2008 41 基于传热熵产的吹灰优化模式的改进 朱予东，张 婷，李太兴，吴彦坤 (华北电力大学 能源与动力工程学院电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北 保定071003) 摘要：电站锅炉受热面积灰和结渣影响了热传递效率，产生了能量损失，使得能量品质下降。从不可逆热 力学角度出发建立了传热熵产模型，并针对某电站锅炉采集的实时数据利用，计算了各受热面在吹灰前后 的传热熵产，得出了吹灰对各受热面传热熵产的影响曲线，总结出了该电站锅炉吹灰模式的利弊，给出了 关于吹灰模式优化的相关见解。 关键词：锅炉；吹灰；熵产；换热器 中图分类号：TK227．3 文献标识码：A 0 引 言 1 熵产模型的建立 在大型燃煤电站锅炉运行中，受热面的结渣和 1．1熵产理论 积灰是不可避免的，非正常的积灰结渣会使传热热 熵是 1856年德国的物理学家克劳修斯基于热 阻和烟道通风阻力增加，影响锅炉的正常运行，进 力学第二定律和卡诺热机研究的基础上提出来的， 而降低锅炉热效率并增加机组煤耗，严重时将导致 它可以表述为工质单位温度从外界吸收的热量，即 机组降负荷运行或停机 叫，从而对机组运行的经 = ， 其微观上可作为热力系内部粒子无序度 济安全性产生极大影响。在锅炉运行中进行吹灰就 的一个度量。在任何一个不可逆系统内，熵的变化 成了控制锅炉受热面结渣和积灰的有效手段，恰当 量都不为零，除了系统与外界交换热量产生的熵流 的吹灰可 以有效地清除受热面的结渣和积灰，并大 以外，还有一部分是由于各种不可逆因素引起的熵 大改善受热面的传热特性，安全稳定性好，综合效 增即熵产。一切实际过程与现象都是不可逆的，所 益显著，而不恰当的吹灰则会产生蒸汽浪费、四管 以构成不可逆熵增的因素也是多样的。典型的不可 磨损等经济性、安全性问题。故吹灰模式的改进就 逆现象有温差传热、摩擦、压缩与膨胀、化学反应 变得尤为重要。 等，故产生的熵产则有传热熵产、流阻熵产等。而 至今为止，国内外研究与实现的吹灰模式均 以 利用熵产理论进行分析可 以得到不可逆损失的量， 热力学第一定律为理论基础 ，追求锅炉燃煤释放热 认识热力系统各部分的不可逆分布情况，进而可以 量的最大效率。而考虑热能在品质上最大利用，追 以熵产最小为 目标，对工程设计和运行进行优化。 求实现热能品质最大利用的吹灰策略研究甚少 。 1．2 传热熵产模型的建立 而本文将熵产理论应用于吹灰优化模式的改进是对 锅炉中的受热面 (例如省煤器、过热器和再热 熵产研究和吹灰研究的很大突破。 器)利用管道 内外侧冷、热流体的对流换热传递热 本文从不可逆热力学角度出发，建立了锅炉受