انتقال الحرارة في مولدات محطات القدرة الكهربائية

حظي التحسين الأمثل والإدارة الصحية لمرجل محطة الطاقة الكهربائية، والتي تعمل بالفحم باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة، حيث إن رصد تلوث الرماد والتنبؤ به هما الأساس لتحقيق هذا الهدف، وفي الوقت الحاضر ومع تطور تقنية الشبكة العصبية؛ فإنه يتم توفير المنهجيات الجديدة المستندة إلى البيانات لرصد تلوث الرماد والتنبؤ به.

تحليل انتقال الحرارة في مولدات محطات القدرة الكهربائية

إن توليد الطاقة الجديدة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية له مستقبل واعد، ولكن توليد الطاقة الحرارية لا يزال هو وضع إمداد الطاقة في معظم البلدان في المرحلة الحالية، ومع زيادة جهود الصين لتوفير الطاقة وتقليل الانبعاثات؛ تتزايد أيضاً متطلبات التحكم في انبعاثات التلوث وتقليل استهلاك الطاقة، وكجهاز رئيسي لتوليد الطاقة الحرارية، تتحمل الغلايات التي تعمل بالفحم مهمة مهمة لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.

وفي الوقت الحاضر، تتزايد سعة ومعلمات الغلايات باستمرار وأصبحت مشكلة الرماد والخبث في الغلايات أكثر خطورة، بحيث بعد حرق الفحم المسحوق، لذلك سوف يمر الرماد والخبث من خلال سخان عالي الحرارة و جهاز إعادة تسخين بدرجة حرارة عالية ثم الى جهاز تسخين منخفض الحرارة، كما سيتم ترسيب الرماد على السطح المسخن من بين جميع الأجهزة المذكورة أعلاه تقريباً.

ونظراً لضعف التوصيل الحراري للرماد؛ فإن الزيادة في تراكم الرماد ستؤدي إلى انخفاض في كفاءة نقل الحرارة الإجمالية للغلاية، وبالإضافة إلى ذلك إذا لم يتم تنظيف الرماد في الوقت المناسب؛ فإنه سيزيد من مقاومة تهوية مجرى الهواء ويقلل من ناتج الغلاية، وعلاوة على ذلك سيؤدي ترسب الرماد والخبث إلى تآكل خط الأنابيب والسطح الساخن وستزداد احتمالية وقوع حوادث السلامة الصناعية بشكل كبير.

الحفاظ على استمرارية الحرارة في مولدات محطات القدرة الكهربائية

يعتبر نفث الرماد طريقة فعالة للحفاظ على صحة السطح الساخن، والتي يمكن أن تضمن سلامة واقتصاد تشغيل المرجل، ولكن بسبب صعوبة تقدير مستوى الرماد والخبث، لذلك كانت هذه العملية دائماً معيبة، وفي الوقت الحاضر لا يزال نفث رماد الغلايات يعتمد في الغالب على تجربة النفخ المنتظم للسخام، ومع ذلك هناك العديد من المخاطر الخفية بهذه الطريقة.

على سبيل المثال، سوف يتسبب نفخ السخام منخفض التردد في فقدان الحرارة وتقليل كفاءة نقل الحرار ، بينما يؤدي نفخ السخام عالي التردد إلى إهدار بخار الضغط العالي وتآكل خطوط الأنابيب، وحتى تؤثر على عمر معدات محطة توليد الكهرباء ووقوع حوادث خطيرة، كذلك حدوث أي منها يتعارض مع الهدف المنشود المتمثل في توفير الطاقة وتقليل الانبعاثات.

كما من الضروري التنبؤ بحالة تنظيف السطح الساخن للغلاية في المستقبل وإجراء الاستعدادات مسبقاً، لكن التنبؤ بنفخ السخام للسطح الساخن كان دائماً مليئاً بالتحديات، والغرض منه هو السماح لمنفاخ السخام بتنفيذ عملية نفخ السخام في الوقت المناسب.، ومع الجهود المستمرة لغالبية الباحثين؛ كان هناك بعض التقدم في مراقبة تراكم الرماد.

مراقبة التوزيع الحراري على سطح المولدات الكهربائية

في مراقبة تراكم الرماد، هناك بشكل أساسي مراقبة تعتمد على الجهاز والمراقبة القائمة على النموذج، بحيث بتم تصمم مسباراً جديداً للمخلفات الحرارية العابرة من أجل التقدير الدقيق لمعامل نقل الحرارة وسماكة المخلفات الكربونية للمبادلات الحرارية بالحمل الحراري، لكن هذه الطريقة تتطلب عادة أدوات أكثر تعقيداً للقياس.

كما تم استخدم أسلوب مراقبة غير مباشر للرماد القائم على النموذج، بحيث تم اقتراح عامل الوضوح لأول مرة كمؤشر على صحة السطح الساخن، كذلك يتم دمجه مع البيانات المتاحة من محطة الطاقة ونموذج المراقبة عبر الإنترنت لحساب حالة ترسب الرماد، لذلك لا تتطلب طريقة المراقبة هذه معدات مراقبة خاصة وحسابات معقدة وتهدف إلى تقليل استهلاك البخار لتصميم استراتيجية تحسين نفخ السخام.

كما أسست المقاومة الحرارية لطبقة الرماد لتعكس درجة تراكم الرماد، ومن أجل جعل تغيير المقاومة الحرارية لطبقة الرماد أكثر وضوحاً، كما تم تنعيم منحنى المقاومة الحرارية عن طريق تقليل عتبة الموجة، وبالإضافة إلى ذلك يتم تحقيق المراقبة من خلال نموذج انحدار ناقل الدعم، كما ووصلت الدقة في مجموعة الاختبار إلى (98.5٪).

وأخيراً تم استخدام عامل الوضوح (CF) لتوصيف صحة السطح الساخن، والذي يتكون من نسبة معامل انتقال الحرارة الفعلي ومعامل نقل الحرارة النظري وله خصائص صعوبة الاستخراج الصغيرة، ومن حيث النموذج تم اقتراح طريقة تعتمد على البيانات البحتة، وهو منحنى تدهور عامل الوضوح عبارة عن سلسلة زمنية غير خطية للغاية، والتي يمكن اعتبارها إشارة مختلطة تتضمن مكونات منخفضة التردد وعالية التردد الكهربائي.