工业热力系统实时动态模型的研究

工业热力系统实时动态模型的研究

邢双喜，靳景伟，曹坤，王爱武

清远市精旺环保设备有限公司， 511517

摘要：随着经济全球化的不断扩大，我国的一些化工，纺织，食品等轻工业自从进入改革开放以来也取得了飞速的发展。在纺织，食品等轻工业的工厂中供应蒸汽的装备主要是工业锅炉，其中工业锅炉的热力计算是整个锅炉设计方案工作中的核心部分。基于此，本文主要是对工业锅炉中的热力系统的实时动态进行分析，并且指出如今在工业生产中的一些能源浪费的环节，并针对性的提出了相应的改进方案，希望能够给大家带来一定的帮助。

关键词：工业锅炉；热力系统；动态模型的研究

我国的轻工业在进行生产的过程中所不可缺少的能源便是蒸汽，蒸汽的稳定性和质量是保证产品生产正常进行的必要条件，在这种情形之下就需要要求提供蒸汽的锅炉及其运行的热力系统要节能稳定。但是目前就国内锅炉的使用功能来看，工业锅炉的运行经常不稳定并且热力系统的性能也比较低下。自从上个世纪以来，我国主要的锅炉厂家便通过各种途径或者是引进国外的先进技术希望能够对锅炉的性能构造进行改善，目前已经取得了不错的收获。而对工业锅炉热力系统计算的最大难点就是要保证系统的通用性和可扩充性，基于此，本文提出了锅炉热力计算的物理模型，希望能够有效的解决系统的可通用性和可扩充性的需求。

1 工业锅炉原热力系统存在的问题

本文针对某企业中工业锅炉的热力系统进行分析和研究，针对其存在的问题提出相应的解决措施，并且应用到实际生产中。

1.1软化器存在的问题

工业锅炉原热力系统中的软化器采用的是固定式的钠离子交换器，这种软化器具有操作简便而且维修方便的优点，但是在工业锅炉产生蒸汽的实际操作过程中会存在着一些潜在的问题，比如锅炉中水流的速度，压力以及再生过程中氯化钠溶液浓度的控制，再生时间的长短等。另外在使用工业锅炉的过程中，温度，时间，湿度，压力等工艺参数在一定程度上都依赖于操作工人的操作经验，如果工作人员对操作经验不足，那么就会容易导致钠离子交换器在运行的过程中出现水质变质等问题，容易导致锅炉管道结垢，严重影响钠离子交换器的工作效率，与此同时所产生的树脂在短时间内也会失去其原有的功效，进而影响产品的生产。

1.2系统蒸汽容易外逸

工业锅炉中的压力一般比较低，在该种压力下的饱和水进入零压力的回水箱后，虽然两个部分之间存在的压力差比较小，但是由于压降的作用仍然会产生二次蒸汽，这就是为什么工作人员在现场进行工作时常常看到大气中有蒸汽排出的现象。工业锅炉中的热力系统常广泛采用蒸汽疏水器使蒸汽在换热设备中发生相应的变化释放出气体，但是在实际工作环境下工作人员还未意识到蒸汽输水器的重要作用，所以就导致了在工业锅炉热力系统中蒸汽外溢的现象。蒸汽输水器在工业中还没有得到十分广泛的运用，而且工作人员对其具体操作过程和所产生作用仍然没有进行充分的了解，所以有些工厂干脆就直接不装蒸汽输水器，这样会导致大量的蒸汽进入回水箱中以至于无法被利用排放，结果就会造成能源的大量浪费，不利于我国能源持久健康的发展。

2 工业锅炉热力系统的物理模型研究

2.1搭建通用的物理模型

在一个轻工业复杂的化工生产过程的系统中，工业锅炉在其中只是起到一个进行能量转换和供应蒸汽的作用。如果说把锅炉看作一个整体，通过分析锅炉内部的结构和工作原理，我们发现锅炉是能够把生物燃料的化学能转换为热能，再通过热能产生蒸汽推动产品制作的一个重要设施。在进行工业锅炉热力计算时，首先是要对锅炉的结构尺寸进行精准的测量，然后根据锅炉的热功率以及各种参数来确定锅炉的工作效率以及蒸汽的产生量，进而能够了解到工业锅炉的稳定性和经济性。另外锅炉热力计算求解的问题可以转化为过程系统稳态模拟的问题，从数学的角度来看这只是一种根据锅炉的各个条件参数而形成的非线性方程组，通过求解该方程组的结果，可以得出在何种条件下才能够将蒸汽的生成量达到最大化。

2.2根据热力系统的实时动态搭建的锅炉流程模型

为了实现企业工业锅炉的通用性和可控制性，就要保证工业锅炉热力系统的稳定运行，工业锅炉的传热部分在进行运行的过程中由于锅炉中的压力，湿度以及温度的不同在不同的时间段就会产生不同的数据，根据数据的不同就可以对工业锅炉的热力系统进行实时动态模型的构建。当工作人员在计算机上根据数据对工业锅炉的热力系统进行模型构建时，由于系统设计的工作核心部分是空气，烟气，蒸汽，水等流体，所以就需要工作人员根据这些流体的特征与行为记录流体的温度压强和流速等参数执行系统等功能运算。另外在工业锅炉中各个部件经过流体流动之后会议串联的形式形成流体链，在一个流体链中会多次出现一个受热面，比如在锅炉中的过热器同时出现烟气流程和蒸汽流程，为了确保数据的准确性以及系统的稳定运行，烟气流程和蒸汽流程中的各种数据将会以指针的形式出现，具体的数据将由工作人员集中在一起进行统一管理。

3 工业锅炉热力系统的改进效果

3.1有效回收回水箱中的蒸汽

为了实现工厂企业的节能减排，保证将工业锅炉回水箱中的蒸汽能源进行有效充分的利用，达到实现工厂健康持续发展的目的，同时也为使热力系统在进行工作时性能稳定且维修方便，不会对产品的生产造成影响，所以在对锅炉的热力系统的实时动态模型进行研究之后，针对原来锅炉中存在的问题便对其原有的热力系统进行了改进。经过工厂的实践证明，改进后的工业锅炉能够有效的对回水箱中的蒸汽进行回收利用，首先工作人员在回水箱中安装了两层淋水花板，这样能够保证当锅炉中的软化水经过换热器处理后从淋水花板自上而下流淌时能够对回水箱中的蒸汽进行充分的冷却，进而能够保证蒸汽变成水之后回流到回水箱中，这时回水箱不仅能够起到水箱的作用，而且还能够实现换热器的作用。这是因为淋水花板能够增加蒸汽与水的接触面积，工业锅炉原有的热力系统经过这样的改造不仅能够提高系统的传热效率，而且还能够减少蒸汽的排放量，从而有效地保证了大气环境不被污染。

3.2用软化水代替冷却水

为了使工业锅炉在进行产品生产的过程中能够稳定的运行同时也为了方便设备维修，所以应对工业锅炉中原有的热力系统进行及时的改造。首先是采用新型的全自动软化水处理器，这种处理器具有操作简便，故障率低，出水水质质量比较好等特点，工作人员在操作时，只需要设定好压力，时间，温度等机器便可自动运行，这样不仅大大地降低了工作人员的劳动强度而且还能够有效地提高劳动生产率。另外经过该处理器，自来水经过除去杂质和钙镁离子之后就会变成软化水，软化水进入热交换器之后对排污水进行冷却之后再进入回水箱，这样一方面不仅节约了水资源，另一方面还能够提高换热器的换热效率，延长了换热器的使用寿命。

4结语

通过以上的分析，本文章首先对工业锅炉的热力系统的水流程进行相应的改进，并且取得了良好的应用效果，另外也对锅炉的热力系统的实时动态模型进行相应的研究分析并针对如今热力系统中存在的问题进行相应的解决。经过一段时间的实践研究表明，工业锅炉在改进热力系统之后能够有效的降低能源的消耗并且节约了水资源，对改善环境也起到一定的积极作用，与此同时改进后工业锅炉的系统不仅运行稳定，而且工作人员对于系统的操作也变得简单方便，能够大大的提高工作人员的工作效率，对于促进产品生产的良好运行，实现企业经济长久健康的发展就十分重要的意义。

参考文献:

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