VB语言在锅炉热力计算中的应用.docx
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VB语言在锅炉热力计算中的应用
1前言
1.1绪论
锅炉作为火力发电厂的三大主要设备之一,它的运行的安全性、经济性直接关系到电厂运行的效益.因此,锅炉设计就显得十分重要,它要确保锅炉正常顺利运行,能够合理高效的利用原料,而锅炉热力计算是又是锅炉设计中必须进行的计算之一.所以,锅炉热力计算的准确性就更加重要了.过去,锅炉设计一般采用手工方法计算,既费时间,有保证精度,亦不便于多个方案的比较.为解决手工计算存在的弊端,近几年,先后有一些单位开发了锅炉热力计算程序,实现了用计算机进行锅炉热力计算.在毕业设计中,我们也尝试采用这种方式.
本次毕业设计的内容是利用VB语言编写程序代替人工进行锅炉炉膛热力计算.设计的目的在于熟悉锅炉的结构布置,能够系统掌握炉膛热力计算的思路及计算方法,并且能够将所学的专业知识与计算机语言结合起来;了解当前锅炉设计的基本方向;它的意义在于利用计算机这个快速,精确的工具将人从重复,繁琐的计算中解放出来,代替人脑进行设计计算.鉴于VisualBasic编程迅速、简捷等特点,经与辅导老师李莹老师协商后,决定采用VisualBasic来完成本次毕业设计.由于我们是初学,对VisualBasic的使用未达到精通,因此难免出现一些不足之处,望老师给与纠正和指导.
1.2专业前景
1.2.1锅炉发展方向
如今大容量、高参数的锅炉的要求，使锅炉向流化床燃烧方式发展。
硫化床燃烧方式的气体动力学基础是固体物料的流态化。
所谓固体物料的流态化，是指固体颗粒在流动着的流体混合后，能像流体那样自由流动的现象。
流化床燃烧方式就是燃料颗粒在大于临界风速（由固定转化为流化床的风速）的空气流速作用下，在流化床上呈流化状态的燃烧方式。
采用流化床燃烧方式的锅炉称为流化床锅炉。
流化床燃烧是本世纪60年代发展起来的新型燃烧技术，30多年来发展很快，应用范围已从中、小型的工业锅炉发展到较大型的电站锅炉；硫化床燃烧技术本身也由第一代的鼓泡硫化床发展到第二代的循环硫化床。
碾碎成细小颗粒的燃料从前墙用给煤机通过给煤口送入床内，床内布置有倾斜的埋管蒸发受热面，空气由风室通过床下的布风板送入床层，将燃料颗粒吹起的燃料颗粒上升到一定高度，在重力作用下又会落下，再由空气吹起上升，然后又落下，如此反复上升、落下，好像水在沸腾时的状态一样，固体颗粒层也膨胀起来，此时固体颗粒便进入流化状态，因此流化床锅炉又称沸腾炉。
循环流化床锅炉的技术特点
1、燃料适应性广
由于大量灰粒子的稳定循环，新加入循环流化床锅炉的燃料（煤）将只占床料的很小份额。
由于循环流化床的特殊流体动力特性，使其中的质量和热量交换非常充分。
这就为新加入燃料的预热、着火创造了十分有利的条件。
而未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换，十分有利于其燃尽。
这就使循环流化床锅炉不仅可高效燃用烟煤、褐煤等易燃煤种，同样可高效燃用无烟煤等难燃煤种，还可高效燃用各种低热值、高灰分或高水分的矸石、固体垃圾等废弃物。
2、截面热强度高
同样由于流化床中剧烈的质量和热量交换，不仅使燃烧过程能在较小截面内完成，还使炉膛内床层和烟气流与水冷壁之间的传热效率也大大增加。
这就使循环流化床锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉，沸腾床锅炉甚至煤粉炉。
这一点对现有锅炉的改造尤其具有现实意义。
3、污染物排放少
可利用脱硫剂进行炉内高效脱硫是循环流化床锅的突出优点。
常用的脱硫剂是石灰石。
通常循环流化床锅炉的床温保持在800-1000oC之间，过高可能因床内产生焦、渣块而破坏正常流化工况，过低则难以保证必要的燃烧温度。
而这一区间正是脱硫反应效率最高的温度区间。
因而在适当的钙硫比和石灰石粒度下，可获得高达80%--90%的脱硫率。
同样由于较低的燃烧温度，加以分级送风，使循环流化床锅炉燃烧时产生的氮氧化物也远低于煤粉炉。
这样，燃煤循环流化床锅炉的二氧化硫和氮氧化物排放量都远低于不加烟气脱硫的煤粉炉，可轻易地控制到低于标准允许排放量的水平。
4、锅炉负荷适应性好
循环流化床锅炉中床料绝大部分是高温循环灰，这就为新加入燃料的迅速着火和燃烧提供了稳定的热源。
因而循环流化床锅炉的负荷可以很低，如额定负荷的30%左右，无需辅助的液体燃料，也不会发生煤粉炉难于保持正常燃烧甚至熄火的情况。
由于同样原因，循环流化床锅炉能够适应负荷的快速变化。
5、燃料制备系统相对简单
循环流化床锅炉无需煤粉炉的复杂的制粉系统，只需简单的干燥及破碎装置即可满足燃烧要求。
另一方面，与循环流化床锅炉相比，链条炉虽一般不需燃料制备装置，但其燃烧效率一般很低。
为保证燃料在链条炉排上的高效燃烧，燃料颗粒必须很均匀，这样的燃料制备装置同样会比循环流化床锅炉的复杂。
6、若干缺点或问题
在具有众多优点的同时，循环流化床锅炉也有一些缺点或问题。
主要是：
烟-风系统阻力较高，风机用电量大。
这是因为送风系统的布风板及床层远大于煤粉炉及链条炉的送风阻力，而烟气系统中又增加了气固分离器的阻力。
受热面磨损问题比较严重，可能成为影响锅炉长期连续运行的重要原因。
这是因为烟气流中含尘浓度很高，因而可能对炉膛水冷壁和气固分离器造成严重磨损。
若分离器效率不高或运行不正常，还将引起对流受热面的严重磨损。
对辅助设备要求较高。
某些辅助设备，如冷渣器或高压风机的性能或运行问题都可能严重影响锅炉的正常安全运行。
上述问题在循环流化床锅炉的发展过程中大多已经得到较好的解决。
如适当的炉膛设计可完全避免水冷壁的磨损；正确选择和设计分离器，既可保证很高的分离效率也能避免自身的磨损；而冷渣器和高压风机等主要辅助设备随着循环流化床锅炉的发展，也都有了成熟的产品。
风机问题则是单就烟-风系统阻力而言。
如果考虑到煤粉炉需要复杂的制粉系统而链条炉效率低且无脱硫效果，则风机用电量的少量增加是完全可以接受的。
循环床锅炉大型化的技术发展趋势可以归纳如下：
（1）容量扩大。
目前，世界上单台循环流化床锅炉机组的容量最大已达到250MW，
300MW容量等级的机组马上很快也要投入商业运行。
（2）高燃烧效率。
对于难燃煤种，总的技术趋势是将床温提高到900℃，增加
炉膛有效高度，延长一次停留时间，适当提高循环倍率。
（3）型分离器及布置方式。
对于分离器的研究，最主要的任务是优化分离器的
布置方式，同时开发紧凑型分离装置，即非圆截面，可与水冷壁整装的新型分离器.
（4）回送装置型式趋同。
循环流化床锅炉的循环物料回送装置也称回料阀、返料阀等，是循环床的关键部件之一。
既要使物料稳定持续的返回炉膛，又要隔绝炉膛与分离器间的压差。
在循环流化床开发初期，回送装置种类繁多，目前则以U阀为主，尽管各个制造厂商冠以不同的名称，实际多为U阀之变种。
（5）控制N2O生成。
N2O低温燃烧时生成率高，而高温燃烧时解离率高。
燃烧氮转化生成N2O的过程主要发生在密相区初始燃烧阶段。
因而采用密相区徽欠氧燃烧方式，可提高NZO还原为氮气的解离率，从而控制N2O生成。
（6）发展超临界参数循环流化床锅炉。
据掌握的资料，各个循环流化床生产制造厂家均未生产过超临界参数的循环流化床锅炉。
未来5～10年内，300～600MW容量等级的循环流化床锅炉将从生产车间走向商业运行，为进一步提高机组效率，循环流化床锅炉有向超临界参数发展的需要。
（7）应用新的防磨和耐火材料。
内置翼墙和管屏的防磨覆层材料的性能直接关系到循环流化床锅炉运行的可靠性和可用率水平以及运行维修成本等，密相区和分离器内壁的耐火材料衬层同样也需要有良好的抗腐蚀性能。
与其这方面的需求会促进相应材料技术的发展。
新材料的应用会大大改善大型循环流化床锅炉的负荷调节幅度和调节能力。
我国发电用煤的品质普遍不高，低热值燃料约占原煤产量的10％～20％。
同时，我国煤矿开采多年，矿区堆剩有大量的劣质煤、环石、煤泥等劣质燃料。
在燃用的燃料方面，循环流化床锅炉具有比较明显的优势。
与此同时，燃煤电厂对环境造成的污染也日趋突出。
对现有的循环流化床锅炉技术而言，可以通过精心设计和恰当的调整使上述两种污染物的排放达到新的标准。
大型循环流化床锅炉可以在燃烧过程中控制NOx和SOx的排放，以对NOx的控制为例，其控制能力通常认为要好于CFS技术对NOx的控制能力，但还是明显低于尾部脱硝技术对NOx的控制能力。
这意味着在现有环保政策下，大型循环流化床技术同其它燃烧型式的电站锅炉相比具有优势。
1.2.2我国火电技术发展发向
火电技术发展动向为：
a.研制600MW甚至1000MW等级的超临界压力机组，研制300、600MW空冷机组以及超高参数、亚临界参数的200、300MW高效供热式机组。
b.建设大型坑口、路口电厂，变输煤为输电，逐步改变“西煤东送”“北煤南运”的局面。
c.强化煤电的环境保护，发展洁净燃煤技术。
建立200∽300MW级循环流化床锅炉的示范性电站；完成15MW增压流化床锅炉联合循环PFBC-CC中试工程，建设100MWPFBC-CC实验机组。
d.大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要。
力争2000年前，大容量燃气-燃汽联合循环发电在我国开始起步，大量兴建抽水蓄能电站和调峰火电厂。
e.发电能源多样化，适当发展核电和新能源将进口部分天然气、液化气，作为国内发电资源的一个补充。
在偏远地区和有条件的农村发展风能、太阳能等新能源发电。
f.进一步提高火电自动化水平，实现自动测量控制及单元机组集控值班。
2正文
2.1VisualBasic语言介绍
MicrosoftVisualBasic是Microsoft公司最成功的开发工具，是可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言,是一套完全独立的开发系统，它提供了开发MicrosoftWindows（R）应用程序的最迅速、最简捷的方法。
“Visual”指的是开发图形用户界面（GUI）的方法，它不需编写大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只要把预先建立的对象拖放到屏幕上，VisualBasic会自动将对象的程序代码和数据生成并封装起来。
而“Basic”则指的是BASIC（BeginnersAll-PurposeSymbolitInstructionCode）语言，一种在计算技术发展历史上应用的最为广泛的语言。
VisualBasic是在原有BASIC语言的基础上进一步发展，至今包含了数百条语句、函数及关键词，其中很多和WindowsGUI有直接关系。
VisualBasic,在世界拥有数以百万计的用户.他之所以受到人们的青睐,原因是多方面的,但主要的有两点,一是功能强大,二是容易掌握.VisualBasic的出现,打破了Windows应用程序的开发有专业的C程序员一统天下的局面,即使非专业人员也能胜任,并可在最短的时间内开发出质量高,界面好的应用程序.不论是MicrosoftWindows应用程序的资深专业开发人员还是初学者，VisualBasic都为他们提供了整套工具，以方便开发应用程序：
1）据访问特性允许对包括MicrosoftSQLServer和其他企业数据库在内的大部分数据库格式建立数据库和前端应用程序。
2）有了ActiveX（TM）技术就可使用其他应用程序提供的功能，例如MicrosoftWord字处理器，MicrosoftExcel电子数据表格及其他Windows应用程序。
甚至可直接使用VBP或VBE创建的应用程序和对象。
3）Internet能力强大，使得在应用程序内很容易通过Internet访问文档和应用程序。
4）已完成的应用程序是真正.exe的文件，提供运行时的可自由发布的动态链接库（DLL）。
随着版本的提高,VisualBasic的功能也越来越强大.在推出6.0版时,VisualBasic在数据访问,控件,语言,向导及Intenet支持等方面增加了许多新的功能.总的来看,他有以下主要特点：
1.可视化编程
在用传统程序设计语言来设计程序时,都是通过编写程序代码来设计用户界面,在设计过程中看不到界面的实际显示效果,,必须编译后才能观察.如果对界面的效果不太满意,还要回到程序中去修改.有时候,这种编程-编译-修改的操作可能要反复多次,大大影响了软件开发的效率.VisualBasic提供了可视化设计工具,把Windows界面设计的复杂性“封装”]起来.开发人员不必为界面设计而编写大量程序代码,只需要按设计要求的屏幕布局,用系统提供的工具,在屏幕上画出各种“部件”,即图形对象,并设置这些图形对象的属性,VisualBasic就会自动产生界面设计代码.由于程序设计人员只需要编写实现程序功能的那部分代码,因此可以大大提高程序设计的效率.
2.面向对象的程序设计
3.0版特别是5.0版以后的VisualBasic支持面向对象的程序设计,但它与一般的面向对象的程序设计语言（C++）不完全相同.在一般的面向对象程序设计语言中,对象由程序代码和数据组成,是抽象的概念;而VisualBasic则是应用面向对象的程序设计方法（OOP）,把程序和数据封装起来作为一个对象,并为每个对象赋予应有的属性,使对象成为实在的东西.在设计对象时,不必编写建立和描述每个对象的程序代码,而是用工具画在界面上,VisualBasic自动生成对象的程序代码并封装起来.每个对象以图形方式显示在界面上,都是可视的.
3.结构化程序设计语言
VisualBasic是在BASIC和QuickBASIC语言的基础上发展起来的,具有高级程序设计语言的语句结构,接近于自然语言和人类的逻辑思维方式,其语句简单易懂.VisualBasic的编辑器支持彩色代码,可自动进行语法错误检查.此外,VisualBasic还具有功能强且灵活的调试器和编译器.
VisualBasic是解释型语言,在输入代码的同时,解释系统将高级语言分解翻译成计算机可以识别的机器指令,并判断每个语句的语法错误.在设计VisualBasic程序的过程中,随时可以运行程序在整个应用程序设计好之后,还可以编译生成可执行文件（.EXE）,脱离VisualBasic环境,直接在Windows环境下运行.
3.事件驱动编程机制
VisualBasic通过事件按理执行对象的操作.一个对象可能会产生多个事件,每个事件都可以通过一段程序来响应.例如,命令按扭是一个对象,当用户单击该按扭时,将产生一个单击（Click）事件;而在产生该事件时将执行一段程序,用来实现指定的操作.
在用VisualBasic设计大型应用软件时,不必建立具有明显开始和结束的程序,而是编写若干个微小的子程序,即过程.这些过程分别面向不同的对象,由用户操作引发某个事件来驱动完成某种特定的功能,或者由事件驱动程序调用通用过程来执行指定的操作.这样可以方便编程人员,提高效率.
4.访问数据库
VisualBasic系统具有很强的数据库管理功能.利用数据控件和数据库管理窗口,可以直接建立或处理MicrosoftAccess格式的数据库,并提供强大的数据存储和检索功能.同时,VisualBasic还能直接编辑和访问其他外部数据库,如Btrieve,Dbase,FoxPro,Paradox等,这些数据库格式都可以用VisualBasic编辑和处理.
VisualBasic提供开放式数据库连接（opendatabaseconnectivity,ODBC）,可通过直接访问或建立连接的方式使用并操作后台大型网络数据库,如SQL,Server,Oracl等;在应用程序中,可以使用结构化查询语言SQL数据标准,直接访问服务器上的数据库;并提供了简单的面向对象的库操作指令,多用户数据库的加锁机制和网络数据库的SQL编程技术,为单机上运行的数据库提供了SQL网络接口,以便在分布式环境中快速而有效的实现客户/服务器（client/server）方案.
以上介绍了VisualBasic的一些主要特性.除这些特性外,VisualBasic还提供了其他一些功能,包括:
动态数据交换（DDE）,对象的链接与嵌入（OLE）,动态链接库（DLL）,Internet组件下载,ActiveX控件的建立,ActiveX文档以及远程自动化工具直接支持的远程操作,ActiveX数据对象（ADO）和ADO数据控件,远程数据对象（RDO）和远程数据控件（RDC）,并具有声明,触发,管理自定义事件的功能等。
VisualBasic6.0有三种版本,各自满足不同的开发需要。
（1）学习版
VisualBasic学习版使编程人员轻松开发Windows应用程序.该版本包括所有的内部控件连同网格（Grid）控件,Tab对象以及数据绑定（Data_Bound）控件.学习版提供的文档有《程序员指南》，联机帮助及《VisualBasic联机手册》。
（2）专业版
专业版为专业编程人员提供的一整套进行软件开发的功能完备的工具.该版本包括学习版的全部功能连同ActiveX控件,Internet控件,CrystalReportWriter和报表控件.专业版提供的文档有《程序员指南》、联机帮助、《部件工具指南》。
（3）企业版
企业版使得专业编程人员能够开发功能强大的组内分布式应用程序.该版本包括专业版的全部功能连同具有自动化管理器、部件管理器、数据库管理工具、MicrosoftVisualSourceSafe（TM）面向工程版的控制系统等.企业版提供的文档包括专业版的所有文档，还有《客户/服务器应用程序开发指南》和“SourceSafeUser’sGuide”。
3种版本中,企业版的功能最全,专业版包括了学习版的功能.用户可根据自己的需要购买不同的版本.
2.2炉膛热力计算笔算部分
2.2.1原始资料
1．锅炉蒸发量D1420t/h
2．再热蒸汽流量D2350t/h
3．给水温度tgs235℃
4．给水压力pgs15.6Mpa（表压）
5．过热蒸汽温度t1540℃
6．过热蒸汽压力p113.7Mpa（表压）
7．再热蒸汽进入锅炉机组时温度t′2330℃
8．再热蒸汽离开锅炉机组时温度t′2540℃
9．再热蒸汽进入锅炉机组时压力p′22.5Mpa（表压）
10．再热蒸汽离开锅炉机组时压力p″22.3Mpa（表压）
11．周围环境温度tlk20℃
12．燃料特性
（1）燃料名称：
淮北洗中煤
（2）煤的应用基成分（%）：
Cy=48.7Oy=5.15Sy=0.45Hy=2.24
Ny=0.86Mar=7.86Ay=34.74
（3）煤的可燃基挥发分：
Vr=25.6%
（4）煤的低位发热量：
Qdwy=18289kj/kg
（5）灰熔点：
t1、t2、t3>1500℃
13．制粉系统中间贮仓式、闭式热风送粉、筒式钢球磨煤机
14．汽包工作压力15.2Mpa（表压）
提示数据：
排烟温度假定值θpy=135℃；热空气温假定值trk=320℃
2.2.2煤的元素分析数据校核和煤种判别
A.煤的元素各成分之和为100%的校核
Cy+Oy+Sy+Hy+Ny+Mar+Ay
=48.7+5.15+0.45+2.24+0.86+7.86+34.74=100%
B.元素分析数据校核
a.可燃基元素成分的计算
可燃基元素成分与应用基成分之间的换算因子为
Kr=100/（100-Mar-Ay）
则可燃基元素成分应为（%）
Cr=KrCy=1.742*48.7=84.84Hr=KrHy=1.742*2.24=3.902
Or=KrOy=1.742*5.15=8.97Nr=KrNy=1.742*0.86=1.50
Sr=KrSy=1.742*0.45=0.78
b.干燥基灰分的计算
Ag=100/（100-Mar）*Ay=100/（100-7.86）*34.74%=37.7%
c.可燃基低位发热量的计算
Qdwr=（Qdwy+25Mar）*100/（100-Mar-Ay）
=（18289+2.5*7.86）*100/（100-7.86-34.74）
=32205（kj/kg）
d.可燃基低位发热量（门得雷也夫公式计算值）[2]的计算
Qdwr’=339C+1030H-109（O-S）
=339*84.84+1030*3.902-109*（8.97-0.78）
=311887（kj/kg）
Qdwr-Qdwr’=32205-311887=318（kj/kg）
因为318kj/kg<800kj/kg（Ag<25%）所以元素成分是正确的[3]
C.煤种判别
a.煤种判别
由燃料特性得知Vr=25.6%>20%,但是Qdwy=18289kj/kg<18840kj/kg
所以属劣质烟煤[1]。
b.折算成分的计算
Ayzs=4187A/Q（%）=4187*34.74/18289（%）=7.96%
M=4187M/Q（%）=4187*7.86/18289（%）=1.8%
S=4187S/Q（%）=4187*0.45/18289（%）=0.10%
因此Ayzs>4%,属于高灰分煤[1]。
2.2.3燃烧产物和锅炉热平衡计算
A.燃烧产物计算
燃烧产物计算公式略，只给出如下计算结果。
a.理论空气量及理论烟气容积
理论空气量V=4.76Nm3/kg;
理论氮气容积V=3.767Nm3/kg;
三原子气体RO2的容积VRO2=0.912Nm3/kg;
理论水蒸汽容积V=0.478Nm3/kg;
理论烟气容积V=5.102Nm3/kg。
b.空气平衡表及烟气特性表
根据该锅炉的燃料属劣质烟煤，选取炉膛出口过量空气系数a”l=1.2,选取各受热面眼道的漏风系数，列出空气平衡表2-1。
根据上述计算出的数据，又计算得飞灰份额αfh=0.9,计算表2-2列出的各项，此表为烟气特性表。
c.烟气焓温表
计算表2-3列出的各项，此表为烟气焓温表。
表2-2-1空气平衡表
受热面名称
过量
空气系数
炉膛，后屏过热器
（l,hp）
对流过热器
（dlgr）
高温再热器
（gzr）
低温再热器，旁路省煤器
（dzr,psm）
主省煤器
（sm）
空气预热器
（ky）
进口α′
1.20
1.25
1.28
1.31
1.34
漏风Δα
Δαl=0.05
Δαhp=0
0.05
0.03
0.03
0.03
0.2
出口α″
1.20
1.25
1.28
1.31
1.34
1.54
表2-2-2烟气特性表
项目名称
符号
单位
l,hp
烟道进口过量空气系数
α′
1.2
烟道出口过量空气系数
α″
1.2
烟道平均过量空气系数
αpj
Nm3/kg
1.2
过剩空气量
ΔV
Nm3/kg
0.952
水蒸气容积
VH2O
Nm3/kg
0.4933
烟气总容积
Vy
6.0693
RO2气体占烟气容积份额
rRO2
0.1502
水蒸气占烟气容积份额
RH2O
0.0813
三原子气体和水蒸气容积总份额
rn
0.2315
烟气质量
Gr
kg/kg
8.1125
飞灰无因次浓度
μh
kg/kg
0.0385
表2-2-3烟气焓温表
顺
序
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