b题第七届“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛赛题b题：锅炉的优化运行问题

1、b题：锅炉的优化运行问题锅炉是火力发电厂的关键设备z,其效率直接影响电厂的经济性。在现代 电站屮，反映锅炉运行状况好坏的主要性能指标是锅炉效率。按照屮华人民共和 国国家标准的电站性能试验规程（gb ptc）,电厂锅炉采用反平衡计算锅炉效率, 即：仏/=如=#xl00 = 100-（的+如+如+务+务），（1）式中=0x100（心1,2,6）分别表示有效利用热如、排烟热损失么、化学不（或可燃气休未）完全燃烧热损失如、机械（或固体）不完全燃烧热损失為、 散热损失么和灰渣物理热损失§6。促进锅炉节能降耗的重要手段之一是对锅炉机组热力系统进行在线监测与 分析，进而优化其运行参数。锅炉的运行是

2、一个涉及化学反应、传热传质的复杂 过程，影响参数众多，主要包括煤质参数、运行参数、设备状况和运行环境等。 目丽，在国内常常利用在线监测数据进行偏差（或耗差）分析，来提高锅炉运行 的经济性。但由于无法进行煤质和灰渣含碳量的在线分析，现在还做不到锅炉效 率的在线监测，这给锅炉的运行优化带来很大困难。在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空 气量，超过的部分称为过量空气量，过量空气系数是指实际空气量匕与理论空 气量匕之比。过量空气系数直接影响排烟热损失的、化学不（或可燃气体未） 完全燃烧热损失如、机械（或固体）不完全燃烧热损失g4 （如图1）。可见，当 炉膛出口过量空气系数

3、町增加时，的+如+如先减少后增加，有一个最小值， 与此最小值对应的空气系数称为最佳过量空气系数。以300mw锅炉为例进行分 析（锅炉参数见附录1）。由于过量空气系数对化学不完全燃烧热损失影响较小，故可视为常数处理。 附录2给岀了实测飞灰含碳量c与过量空气系数的关系。图1过量空气系数与热损失的关系曲线请对以下问题进行研究：1. 确定锅炉运行的最佳过量空气系数；2. 给出锅炉效率与过量空气系数的关系；3. 研究锅炉的运行参数对锅炉效率的影响;4. 探讨锅炉的优化运行方法。附录1：锅炉运行主要参数数值名称符号单位计算公式及数据结果碳含量o%62.61%氢含量hy%3.62%硫含量sy%1.08%氧含

4、量oy%7.21%氮含量ny%0.68%无机物水分wy%10.10%灰分ay%14.70%应用基高位发热量0kj/kg25020机组负荷mw298245.3215.8192.3烟气含氧量。2%实测数据平均值5.215.085.886.84主汽流量dt/h实测数据平均值845.2681.6599.3547.8排烟温度°c实测数据平均值137.76134.08126.21123.15过热蒸汽压力mpa16.9过热蒸汽温度a°c541给水温度a°c279试验期间平均耗量bkglh实测数据平均值129357过热蒸汽量dkg/h实测数据平均值1074705过热蒸汽压力（绝对

5、 压力）pmpa实测数据平均值16.3过热蒸汽温度xr实测数据平均值539.3再热蒸汽入口压力 （绝对压力）p；mpa实测数据平均值3.9再热蒸汽入口温度r；°c实测数据平均值338.5再热蒸汽入口流量d；kg/h实测数据平均值891191再热蒸汽出口压力 （绝对压力）pimpa实测数据平均值3.7再热蒸汽出口温度绘°c实测数据平均值538.7再热蒸汽出口流量d；kglh实测数据平均值928475再热蒸汽减温水压 力（绝对压力）plmpa实测数据平均值7.7再热蒸汽减温水温 度1 zr°c实测数据平均值169.4再热蒸汽减温水流 量dfkglh=928475-89119137284锅炉给水压力（绝对 压力）pgsmpa实测数据平均值18.4锅炉给水温度°c实测数据平均值276.4给水流量%kgh实测数据平均值1074785炉底灰渣可燃物%取样分析值2炉底排渣率生产长和验收单位商定0.1空气预热器出口烟 气屮二氧化碳含量ro2%烟气分析数据平均值13.05环境温度°c实测数据平均值20附录2：实验得到