B題第七屆“中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)杯”全國(guó)大學(xué)生電工數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽賽題 B題：鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。B題第七屆“中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)杯”全國(guó)大學(xué)生電工數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽賽題 B題：鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題B題：鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題鍋爐是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，其效率直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)性。在現(xiàn)代電站中，反映鍋爐運(yùn)行狀況好壞的主要性能指標(biāo)是鍋爐效率。按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電站性能試驗(yàn)規(guī)程（GB PTC），電廠鍋爐采用反平衡計(jì)算鍋爐效率，即：， （1）式中分別表示有效利用熱、排煙熱損失、化學(xué)不（或可燃?xì)怏w未）完全燃燒熱損失、機(jī)械（或固體）不完全燃燒熱損失、散熱損失和灰渣物理熱損失。促進(jìn)鍋爐節(jié)能降耗的

2、重要手段之一是對(duì)鍋爐機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與分析，進(jìn)而優(yōu)化其運(yùn)行參數(shù)。鍋爐的運(yùn)行是一個(gè)涉及化學(xué)反應(yīng)、傳熱傳質(zhì)的復(fù)雜過(guò)程，影響參數(shù)眾多，主要包括煤質(zhì)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀況和運(yùn)行環(huán)境等。目前，在國(guó)內(nèi)常常利用在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差（或耗差）分析，來(lái)提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。但由于無(wú)法進(jìn)行煤質(zhì)和灰渣含碳量的在線分析，現(xiàn)在還做不到鍋爐效率的在線監(jiān)測(cè)，這給鍋爐的運(yùn)行優(yōu)化帶來(lái)很大困難。在鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，為使燃料燃盡，實(shí)際供給的空氣量總是要大于理論空氣量，超過(guò)的部分稱為過(guò)量空氣量，過(guò)量空氣系數(shù)是指實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。過(guò)量空氣系數(shù)直接影響排煙熱損失、化學(xué)不（或可燃?xì)怏w未）完全燃燒熱損失、機(jī)械（或固體）不

3、完全燃燒熱損失（如圖1）?？梢?jiàn)，當(dāng)爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)增加時(shí)，先減少后增加，有一個(gè)最小值，與此最小值對(duì)應(yīng)的空氣系數(shù)稱為最佳過(guò)量空氣系數(shù)。以300MW鍋爐為例進(jìn)行分析（鍋爐參數(shù)見(jiàn)附錄1）。由于過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)化學(xué)不完全燃燒熱損失影響較小，故可視為常數(shù)處理。附錄2給出了實(shí)測(cè)飛灰含碳量與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系。圖1 過(guò)量空氣系數(shù)與熱損失的關(guān)系曲線請(qǐng)對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行研究：1確定鍋爐運(yùn)行的最佳過(guò)量空氣系數(shù)；2給出鍋爐效率與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系；3研究鍋爐的運(yùn)行參數(shù)對(duì)鍋爐效率的影響；4探討鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行方法。附錄1：鍋爐運(yùn)行主要參數(shù)數(shù)值名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及數(shù)據(jù)結(jié)果碳含量%62.61%氫含量%3.62%硫含量%1.

4、08%氧含量%7.21%氮含量%0.68%無(wú)機(jī)物水分%10.10%灰分%14.70%應(yīng)用基高位發(fā)熱量KJ/kg25020機(jī)組負(fù)荷MW298 245.3215.8192.3煙氣含氧量%實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值5.215.085.886.84主汽流量Dt/h實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值845.2681.6599.3547.8排煙溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值137.76134.08126.21123.15過(guò)熱蒸汽壓力MPa16.9過(guò)熱蒸汽溫度541給水溫度279試驗(yàn)期間平均耗量Kg/h實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值129357過(guò)熱蒸汽量Kg/h實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值1074705過(guò)熱蒸汽壓力（絕對(duì)壓力）Mpa實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值16.3過(guò)熱蒸汽溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值

5、539.3再熱蒸汽入口壓力（絕對(duì)壓力）Mpa實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值3.9再熱蒸汽入口溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值338.5再熱蒸汽入口流量Kg/h實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值891191再熱蒸汽出口壓力（絕對(duì)壓力）Mpa實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值3.7再熱蒸汽出口溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值538.7再熱蒸汽出口流量Kg/h實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值928475再熱蒸汽減溫水壓力（絕對(duì)壓力）Mpa實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值7.7再熱蒸汽減溫水溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值169.4再熱蒸汽減溫水流量Kg/h=928475-89119137284鍋爐給水壓力（絕對(duì)壓力）Mpa實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值18.4鍋爐給水溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值276.4給水流量Kg/h實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值1074785爐底灰渣可燃物%取樣分析值2爐底排渣率生產(chǎn)長(zhǎng)和驗(yàn)收單位商定0.1空氣預(yù)熱器出口煙氣中二氧化碳含量%煙氣分析數(shù)據(jù)平均值13.05環(huán)境溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值20附錄2：實(shí)驗(yàn)得到爐膛出口飛灰含碳量與