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

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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（GBPTC）,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⑺=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

2、进行在线监测与分析，进而优化其运行参数。锅炉的运行是一个涉及化学反应、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

3、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、;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137.76134.08126.2112

5、3.15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5

6、38.7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1zr°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

7、数据平均值20附录2：实验得到炉膛出口飞灰含碳量C处与过量空气系数数据a1.11.151.21.251.31.351.41.451.5%%5.905.104.754.64.554.504.454.434.50