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水泥窑余热发电技术的分析及优化(图表)

2015-09-29 10:55来源:北极星环保网作者:张邓杰 王江峰关键词:余热发电余热回收水泥窑余热收藏点赞

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2、余热发电系统的参数优化

余热回收利用中,期望能够将余热所带的热量最大程度地转化为有用功,从而达到节约能源的目的.所以在中低温余热利用中,动力循环就存在一个最优化问题,即调整动力循环的各个参数,使动力循环的输出功率达到最大.笔者采用遗传算法对余热发电循环的参数进行了优化,得出在给定余热条件下循环系统所能输出的最大功率与最优参数取值.

遗传算法的优化是以适应度函数的极大值作为优化的目标,而且子代的进化都是以适应度函数作为选择的基础,因此适应度函数的设计直接影响遗传算法的性能.在本文的参数优化过程中,采用如下的适应度函数值:

式中:fitness为适应度函数值;w为功率;const为一常数,可以选为在优化的参数范围内汽轮机发出的功率最小值或低于最小值的某一常数.

实践证明,这种适应度函数值的选取方法与直接以输出功率作为适应度函数值相比,其结果收敛得更快,而且对上一代最优值的保存效果也更好.

笔者采用SGA算法,编码方式采用二进制编码,选择算子采用比例选择方法,交叉算子采用单点交叉,而变异算子则采用随机变异.

在用遗传算法进行优化以前,必须确定几个关键的参数,这些参数选取的适当与否,将直接影响最后的优化结果.在本文的参数优化过程中,根据多次尝试,将遗传算法中的关键控制参数选取如下:种群规模为100,交叉概率为0.8,变异概率为0.01,终止条件为300代.

因余热利用循环中的参数较多,不可能对每一个参数都进行优化,因此忽略次要参数,选取对整个循环系统输出功率影响较大的几个参数,以系统输出功率最大为目标对系统进行优化.为了使结果便于比较,将各系统除了优化变量以外的其他参数均选为相同.对于单压系统,优化参数选为主蒸汽压力;对于双压系统,优化参数选为主蒸汽压力及二次蒸汽压力;而对于闪蒸系统,优化参数则选为主蒸汽压力、闪蒸压力与闪蒸汽水流量.

通过编制的遗传算法程序,对3个系统分别进行优化,并将最终的优化结果列于表2.

从表2可以看出:在给定的相同余热条件下,双压系统的功率最大,其次是闪蒸系统,而单压系统的功率最小.从余热利用的角度看:余热发电系统的电功率越大,则说明余热发电系统将废气中的余热更多地转化成了有用功.通过对结果进行详细比较后,得出:双压系统功率比单压系统大746.21kW,而双压系统功率则比闪蒸系统大214.79kW.因此,在给定的余热条件下,双压系统具有最大的发电量.另外,从系统余热利用效率的角度看:双压系统的余热利用效率高于闪蒸和单压系统,分别比闪蒸和单压系统的余热利用效率高出0.2%和0.68%,这与双压系统具有最大发电量的结论是一致的.对于确定的水泥窑可利用余热量,余热利用效率越高,则发电功率也越大.

3、余热发电系统的分析

为了对余热发电系统作出完善的热力学评价,需要对系统进行分析.笔者采用单元分析法,即将1个独立的能量系统分成若干个单元,并对每一个单元逐一进行损失计算与分析,这样可以详细探寻组成能量系统所有环节的损失大小,以及它在总损失中所占的地位,从而确定最大损失的存在部位,找出提高系统热经济性的方向[8].

原标题:水泥窑余热发电技术的分析及优化
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