工业链条炉数学建模及动态仿真

《工业链条炉数学建模及动态仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工业链条炉数学建模及动态仿真第21卷第4期2005年7月文章编号：1005-006X(2005)04-0029-03电站系统工程PowerSystemEngineeringVol.21No.4Jul.,2005清华大学杨宏生索沂生程芳真蒋滋康项昆摘要：通过对工业链条炉的物理设备进行模块化建模，建立了适合仿真工业链条炉运行状态的数学模型结构，通过SE2000可视化仿真支撑平台，开发了工业链条炉仿真培训器，并且利用该仿真培训器，对DZL4型燃煤链条炉进行了仿真培训，得到了比较好的效果。关键词：工业链条炉；数学模型；仿真分类号：TK229.6+1文献

2、标识码：AModelingandDynamicSimulationforIndustrialChainBoilerYANGHong-sheng,SUOYi-sheng,CHENGFang-zhen,etal.Abstract:Accordingtotheblockmodeling,amathematicalmodelstructuretosimulatetherunningstatusofindustrialchainboilerisproposed.Italsodevelopstheindustrialchainboilersimulatio

3、ntrainerbySE2000visualsupportingplatform.Usingthissimulationtrainer,makepracticetoDZL4coal-firedchainfurnace,andmakebettereffect.Keywords:industrialchainboiler;mathematicalmodel;simulation木文对于工业链条炉的建模采用模块化建模，并且完全按照物理设备或者部件来划分模块，对各部件采用集总参数法。为满足仿真培训的需要，建立了工业锅炉故障仿真数据库，通过自动运行和人工

4、设定两种方式进行锅炉故障仿真。实际上，为保证完全燃烧，必须提供一定量的过量空气，则实际燃烧所需空气量为：a=V=aVO,21(3)21?O2式中，a为过量空气系数，02为烟气中氧容积百分数。1工业链条炉实时动态数学模型工业锅炉同时进行着3个主要的工作过程：燃料燃烧过程，烟气的流动和传热过程，锅内过程。根据实际系统的结构和有利建模的原则，将工业锅炉系统划分成风烟系统、燃烧系统、汽水系统和蒸发系统等几个模块。由于风烟系统、汽水系统和蒸发系统与其他模型基本相同，本文重点介绍燃烧系统数学模型。在链条炉中,沿炉排长度方向燃料M是分阶段燃烧的，各个阶段所需

5、的空气量是不相同的，燃烧速度也不同。为在模型中反映这些因素，将炉排沿长度方向分成若干区域，每个一次风风室所对应的炉排面为一个区域，每个区域进而分为若干个小区，对每个小区分别建立物质和能量平衡方程。1.1燃烧模型的建立1.1.1燃料供应量的计算对于燃煤的锅炉，进入炉膛的给煤量决定于给煤机动作机构的行程或开度，一般用正比关系表示，计算公式为:Bgm=KBBkNkkg/s(1)式中，KB为系数，视给煤机和煤种而定；Bk为给煤斗挡板的行程或开度；Nk为链条驱动机的转速。1.1.2燃料燃烧所需空气量的计算1kg燃料完全燃烧所必需的理论空气量为：V=0.0

6、889(Cy+0.375Sy)+0.265Hy?0.03330yNm3/kg(2)1.1.3燃煤量的计算各小区煤质量平衡方程为：dMi=Min,i?Mout,i?Mr,ikg/s(4)di式屮，Mi为第i小区炉排上的总煤量，MinJ为第i小区进门煤流量,MoutJ为第i小区出口煤流量，MrJ为第i小区燃烧的煤流量。第i小区燃煤量计算公式如下：Mr,i=Gk,i2(5)kg/s,Frszi=l.l+V?FrsJMi+l式中，Gk,i为第i小区进口空气量，V为lkg燃料燃烧所需的实际空气量，Frs,i为第i小区炉排上的煤量对该小区燃烧1kg燃料所需

7、空气量的影响系数。炉排总燃煤量Mr=SMr,ir实际煤消耗量Mrs=l?q其中，q4为固体不完全燃烧损失系数。1.1.4燃烧产物的计算燃料的燃烧产物是多种气体的混合气体。在理论空气量下燃料完全燃烧时，烟气中只有C02、S02、N2和H20,所得到的烟气体积称理论烟气体积，VOy;在实际空气量下燃料完全燃烧时，烟气屮除了上述四种成分外，还增添了过量氧气，得到的烟气体积称为实际烟气体积，Vy。Vy0=0.01866(Cy+0.375Sy)+0.111Hy+0.0124Wy+0.008Ny+0.79V+0.0161aV?Vy=(a?l)V0式中，Cy

8、，Sy,Hy，Oy:分别为燃料应用基的碳、硫、氢和氧的百分比。收稿日期：2005-04-03杨宏生(1979-)，男，硕士生。清华大学热能工程系100