锅炉运行经济性分析

锅炉运行经济性分析毕业设计（论文）题目： 锅炉运行经济性分析学生姓名： 陈国宇学 号： 103213320班 级: 热动 1033专 业： 电厂热能动力装置指导教师： 黄锋2013 年 04 月锅炉运行经济性分析锅炉运行经济性分析学 生 姓 名 ： 陈国宇学 号： 103213320班 级： 热动 1033所 在 院 (系 ): 动力工程系指 导 教 师 ： 黄锋完 成 日 期 : 2013-04-20锅炉运行经济性分析超临界电站锅炉运行热经济性优化研究摘要随着我国改革开放的不断深入，经济的持续、快速的发展，同时也带动了电力工业进入了快速发展时期，燃煤的消耗也日益增加。电站锅炉热力系统作为火电机组的一个重要的组成部分，它的经济性在很大程度上影响了整个火力发电厂运行的经济性，负荷变化时，电站锅炉热力系统的经济性要发生很大的变化。因此，对锅炉可控因素进行优化是火电厂经济运行的重要目标。本文基于电厂锅炉燃烧系统优化问题，针对锅炉燃烧系统网络建模方法进行分析与研究。本文通过正、反平衡计算原理，分析出影响锅炉运行经济性的重要因素；针对某电厂600MW四角切圆燃煤锅炉的飞灰含碳量特性，应用人工神经网络的非线性动力学特征及自学习功能，建立了大型四角切圆燃烧锅炉飞灰含碳量特性的神经网络模型，并进行验证；同时采用遗传算法对锅炉热效率进行优化，获得最佳锅炉运行参数，初步实现了锅炉运行热经济性的最优，为机组的优化运行提供了依据。关键字：锅炉；热经济性；优化；神经网络；遗传算法锅炉运行经济性分析SUPERCRITICAL POWER PLANT BOILER THERMAL ECONOMIC OF OPTIMIZED RESEARCHABSTRACTWith the deepening of Chinas reform and opening up, the sustained, rapid economic development, but also led to the electric power industry has entered a period of rapid development, the coal consumption is increasing. Power plant boiler heat system as an important component of thermal power units, its economy is largely affected the economy of the entire thermal power plants running, load change, the economy of the power station boiler heat system has greatly changed. Therefore, optimization is an important goal of the economic operation of thermal power plant boiler uncontrollable factors. Based on the boiler combustion system optimization, network modeling approach for the boiler combustion system analysis and research. Through the principle of positive and negative balance calculation to analyze the important factor to affect the economy of boiler operation; characteristics of fly ash carbon content of the circular coal-fired boilers for a power plant 600MW four corners cut, nonlinear dynamical characteristics of the application of artificial neural networks and self-learning function, the establishment of TANGENTIALLY fired boiler fly ash carbon content characteristics of neural network model, and validation; using genetic algorithms to optimize boiler thermal efficiency, the best boiler operating parameters, the initial realization of boiler operation the optimum thermal economy, provides a basis for the optimization of operation of the unit.Key words: boiler; optimization; neural networks; genetic algorithms; thermal economization锅炉运行经济性分析目 录第 1章 绪论. 11.1 课题的背景和意义 11.2 国内外研究现状 21.3 本课题的主要内容 3第 2章 电站锅炉经济性能分析与模型的建立.42.1 常用的锅炉效率计算模型与各项热损失分析.42.1.1 锅炉输入、输出法（正平衡）效率计算模型42.1.2 热损失法（反平衡）锅炉效率计算模型72.1.3 ASME PTC 标准下热损失法（反平衡）锅炉效率计算简化模型122.2 影响锅炉运行经济性的因素分析.132.3 本章小结.16第 3章 基于 BP神经网络的锅炉运行参数预测173.1 人工神经网络.173.1.1 BP 神经网络简介 .173.1.2 BP 神经网络的实现工具 matlab 介绍.173.2 飞灰含碳量的 BP 神经网络模型的建立 .183.2.1 飞灰含碳量测量辅助变量的选择183.2.2 飞灰含碳量 BP 神经网络模型结构的确定 .183.2.3 飞灰含碳量 BP 神经网络模型的建立.193.3 实际、仿真及结果对比分析.24锅炉运行经济性分析3.4 本章小结.24第 4章 锅炉运行热经济性参数的优化.254.1 遗传算法简介.254.1.1 遗传算法的起源254.2 利用遗传算法对神经网络训练结果进行寻优.264.3 燃煤锅炉热效率的优化结果.284.4 本章小结.31第 5章 结论及展望325.1 本文的主要工作和特点.32 5.2 后续工作的展望.32参考文献.34致谢.36附录 A MATLAB中锅炉飞灰含碳量的编码程序.37附录 B 建模训练仿真数据表.39锅炉运行经济性分析锅炉运行经济性分析 第 1 页 共 39 页第 1章 绪论1.1 课题的背景和意义 能源是国民经济的重要物资基础之一。节约能源，降低能耗，是我国的一项长期的基本国策。在人类当今所使用的能源中，大约有百分之九十九的来自煤炭、天然气、石油等化石矿物资源，这些资源在地球上的储量是有限的，而且是不可再生。 同时在当今社会中很多的国家和地区，都是用的燃煤机组， “十一五”规划之后，很多地区响应国家的号召实行“上大压小”的政策降低能源消耗，减少污染排放，压缩落后生产能力。这就促使国家关掉了很大一部分的小机组。现在 600MW 及以上的超临界的燃煤机组已经成为了火力发电厂的中坚力量，而电站锅炉热力系统又是火力发电机组的一个重要组成部分，它的经济性在很大程度上也影响了整个火力发电厂运行的经济性，负荷变化时，电站锅炉热力系统的经济性要发生很大的变化。合理优化电厂锅炉热经济性是每个火力发电厂迫在眉睫的事情。这不仅与电厂的经济效益挂钩，而且与保护环境，节能减排又有着千丝万缕的联系。因此，对锅炉可控因素进行优化是火电厂经济运行的重要目标。电站锅炉热力系统是火电机组的一个重要组成部分，它的经济性在很大程度上也影响了整个火力发电厂运行的经济性，负荷变化时，电站锅炉热力系统的经济性要发生很大的变化。因此，对锅炉可控因素进行优化是火电厂经济运行的重要目标，对此进行研究也就具有很大的现实意义。（1）研究锅炉运行热经济性优化意义及目的锅炉效率的高低直接反映了锅炉经济性的好坏，锅炉效率是由多个因素决定的，包括锅炉墙壁的隔热性，风煤比的投入，锅炉的灰飞含碳量，煤粉的低位发热量等等。其中锅炉的飞灰含碳量和煤粉的低位发热量是影响锅炉效率的锅炉运行经济性分析 第 2 页 共 39 页最重要指标。（2）锅炉飞灰含碳量对锅炉效率的影响影响燃煤锅炉飞灰含碳量过高的因素很多，例如锅炉燃用煤种、设计安装水平、锅炉运行操作水平都是其影响因素，这就很难采用简单的公式进行估算，往往需采用实炉测试方法加以确定并摸索降低如何控飞灰含碳量的运行方法。但实炉测试工作量大，测试工况有限，各运行参数和煤种对锅炉飞灰含碳量都存在影响，互相叠加，导致数据分析困难。而锅炉燃用煤种和操作参数千变万化，不可能保证在试验工况下运行，导致偏离燃烧调整获得的最佳工况下而无法获得最低的飞灰含碳量。相对而言，影响锅炉热效率的其他几项热损失根据运行参数可以有明确的计算公式可以求得，影响因素比较简单。获得飞灰含碳量与煤种和运行参数之间的关系对于锅炉的运行优化是有意义的。（3）低位发热量对锅炉效率的影响单位质量的燃料在完全燃烧时所发出的热量称为燃料的发热量，高位发热量是指 1Kg 燃料完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸汽已凝结成水所放出的汽化潜热。从燃料的高位发热量中扣除烟气中水蒸汽的汽化潜热时，称燃料的低位发热量。低位发热量因为最接近工业锅炉燃烧时的实际发热量，常用于设计计算。通过相关计算，当低位发热量不变的情况下灰分每升高 1%，固体末完全燃烧损失升高 0.058%；当低位发热量每降低 500kJ/kg，影响固体末完全燃烧损失由 0.0438%至 0.0856%间有加速升高趋势。如不考虑其它因素影响，当入炉煤由设计值低位发热量 21350kJ/kg、收到基灰分 31.5%，降至14706kJ/kg 对应收到基灰分 44.78%时，假定其它指标不变的情况下锅炉效率降低 1.8842%。因此，通过对锅炉的飞灰含碳量以及燃煤的低位发热量的计算研究对锅炉的经济运行起着至关重要的作用。同时，在本文中通过一定的分析发现任何影响锅炉效率的因素，均可转化为相应飞灰含碳量与锅炉效率的影响因素，所以在本文当中，我采用的是 BP 人工神经网络建模的方法来分析锅炉的灰飞含碳量。锅炉运行经济性分析 第 3 页 共 39 页1.2 国内外研究现状我国开展节能优化的工作已经几十年的历史，电站锅炉热力系统是火电机组的一个重要的组成部分，它的经济性在很大程度上也影响了整个火力发电厂运行的经济性，负荷变化时，电站锅炉热力系统的经济性要发生很大的变化。同时在这个期间各电厂提高锅炉运行经济性的手段和措施主要有以下几个方法：(1)控制煤粉细度合格。煤粉细度的规格有很大的影响，它主要由磨煤机钢球装载数量，分离器效率及一次风压决定。此方法，对于目前技术而言，难度比较大。(2)合理控制制粉系统的启起与停止。因为磨煤机启停在运行时影响比较大，尤其是停止制粉运行时，因制粉系统风量的不稳定及磨煤机料位的波动，导致造成飞灰量增大。但是针对不同煤种，磨煤机的出口温度也有严格的限制，所以这样就导致了此类方法的局限性。(3)提高一次风温，限制一次风的数量，有利于迅速完全燃烧。增加了燃烧速度和进入空气预热器的风量，达到了降低排烟温度和飞灰可燃物含碳量、提高锅炉效率的目的。但是一次风温会随着负荷的变化而变化。会给整个系统带来不利影响。(4)足够的燃烧时间。锅炉负荷不能过高，炉膛负压适当。