B題第七屆“中國電機工程學會杯”全國大學生電工數學建模競賽賽題 B題：鍋爐的優(yōu)化運行問題

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。B題第七屆“中國電機工程學會杯”全國大學生電工數學建模競賽賽題 B題：鍋爐的優(yōu)化運行問題鍋爐的優(yōu)化運行問題B題：鍋爐的優(yōu)化運行問題鍋爐是火力發(fā)電廠的關鍵設備之一，其效率直接影響電廠的經濟性。在現代電站中，反映鍋爐運行狀況好壞的主要性能指標是鍋爐效率。按照中華人民共和國國家標準的電站性能試驗規(guī)程（GB PTC），電廠鍋爐采用反平衡計算鍋爐效率，即：， （1）式中分別表示有效利用熱、排煙熱損失、化學不（或可燃氣體未）完全燃燒熱損失、機械（或固體）不完全燃燒熱損失、散熱損失和灰渣物理熱損失。促進鍋爐節(jié)能降耗的

2、重要手段之一是對鍋爐機組熱力系統進行在線監(jiān)測與分析，進而優(yōu)化其運行參數。鍋爐的運行是一個涉及化學反應、傳熱傳質的復雜過程，影響參數眾多，主要包括煤質參數、運行參數、設備狀況和運行環(huán)境等。目前，在國內常常利用在線監(jiān)測數據進行偏差（或耗差）分析，來提高鍋爐運行的經濟性。但由于無法進行煤質和灰渣含碳量的在線分析，現在還做不到鍋爐效率的在線監(jiān)測，這給鍋爐的運行優(yōu)化帶來很大困難。在鍋爐的實際運行中，為使燃料燃盡，實際供給的空氣量總是要大于理論空氣量，超過的部分稱為過量空氣量，過量空氣系數是指實際空氣量與理論空氣量之比。過量空氣系數直接影響排煙熱損失、化學不（或可燃氣體未）完全燃燒熱損失、機械（或固體）不

3、完全燃燒熱損失（如圖1）?？梢?，當爐膛出口過量空氣系數增加時，先減少后增加，有一個最小值，與此最小值對應的空氣系數稱為最佳過量空氣系數。以300MW鍋爐為例進行分析（鍋爐參數見附錄1）。由于過量空氣系數對化學不完全燃燒熱損失影響較小，故可視為常數處理。附錄2給出了實測飛灰含碳量與過量空氣系數的關系。圖1 過量空氣系數與熱損失的關系曲線請對以下問題進行研究：1確定鍋爐運行的最佳過量空氣系數；2給出鍋爐效率與過量空氣系數的關系；3研究鍋爐的運行參數對鍋爐效率的影響；4探討鍋爐的優(yōu)化運行方法。附錄1：鍋爐運行主要參數數值名稱符號單位計算公式及數據結果碳含量%62.61%氫含量%3.62%硫含量%1.

4、08%氧含量%7.21%氮含量%0.68%無機物水分%10.10%灰分%14.70%應用基高位發(fā)熱量KJ/kg25020機組負荷MW298 245.3215.8192.3煙氣含氧量%實測數據平均值5.215.085.886.84主汽流量Dt/h實測數據平均值845.2681.6599.3547.8排煙溫度實測數據平均值137.76134.08126.21123.15過熱蒸汽壓力MPa16.9過熱蒸汽溫度541給水溫度279試驗期間平均耗量Kg/h實測數據平均值129357過熱蒸汽量Kg/h實測數據平均值1074705過熱蒸汽壓力（絕對壓力）Mpa實測數據平均值16.3過熱蒸汽溫度實測數據平均值

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