用简单换热器模型开发的吹灰优化控制系统

   [摘　要]　简要介绍了简单换热器模型的原理、功能以及验证试验结果。由于简单换热器模型能够根据锅炉受热面进、出口处工质的温度和压力,计算烟气和汽（水）的质量流量;可以不使用受热面的结构参数,计算受热面导热热阻的变化量。所以,采用该模型开发电站锅炉吹灰优化控制系统,能够解决传统方式存在的流量计算精度低、污垢热阻计算不准确等问题。给出了吹灰优化控制系统的开发实例。
    1　优化吹灰控制系统的必要性
    电站运行过程中,受热面积灰是影响锅炉运行安全性、经济性的主要因素之一。因此,电站锅炉大部分都配置了蒸汽吹灰系统对受热面的积灰进行吹扫。目前,电站吹灰系统普遍采用定时全面对锅炉各个受热面进行吹扫的运行方式,这种吹灰方式虽然简单易行,却存在着很大的盲目性和不少的问题。例如:定时全面吹灰可能导致一部分受热面因为被过度吹扫,管壁外层氧化膜遭到频繁破坏,增大了金属的磨损量,容易引发管壁泄漏事故;当受热面污染严重时,又不能及时吹灰,排烟损失增大,锅炉效率降低。由于采用定时吹灰的蒸汽耗量约占蒸汽总产量的1%,直接使锅炉热效率降低约0.7%[1]。吹灰系统的运行方式对锅炉运行安全性和经济性均有较大影响,因此,很有必要对吹灰系统运行方式进行优化控制。
    2　开发吹灰优化控制系统的困难
    对吹灰系统进行优化控制,首先需要确定受热面的积灰程度,再根据受热面允许的污染程度决定是否需要进行吹灰。因此,实现吹灰系统优化控制的关键在于能准确计算出表征受热面积灰程度的指标。目前常用的指标有:灰污热阻Ｒｆ、传热有效度比Φ、清洁因子ＣＦ[2]。指标计算的基本方法是热平衡法,大致分两步:*步,利用系统实际测量流量,根据热平衡原理计算出各个受热面蒸汽（或水）的流量,并计算出受热面的换热系数Ｋ;第二步,根据传热学的经验公式计算出蒸汽侧（或水侧）或烟气侧的对流换热系数ｈ,然后根据指标的定义式求出受热面实际的洁净指标。从原理上讲,采用这种方法能够计算出受热面的污垢热阻变化量,能够对吹灰控制系统进行优化。但是,在实际使用中却存在污染指标计算精度不高,灰污热阻变化判断不准的问题。主要原因是:（1）在传热系数Ｋ的计算过程中,需要使用大量的准确的流量值,但实际系统的流量测点配置不足,且测量精度不高,导致流量测量值和计算值不准;（2）由于在对流换热系数ｈ的计算过程中,需要用到一些传热学经验公式,但是受热面结构的复杂性和运行工况的多变性使得实际系统的具体条件超出了经验公式的适用范围,致使污垢热阻的计算值误差比较大。所以,热平衡法不适合用于对吹灰系统进行优化控制。大量的工程实践也表明,在目前的测试条件下,要进一步提高流量和传热系数的计算精度,技术上存在着几乎无法克服的困难。因此,需要尝试新的建模方法,使用新的监测指标来提高流量计算精度,提高受热面灰污变化的监测精度。为此,提出了简单换热器模型,并使用该模型开发了吹灰优化控制系统。