锅炉的优化运行问题__数学建模论文.doc

锅炉的优化运行问题 【摘要】 电站锅炉是火力电站的三大主机设备之一，其效率直接影响电厂的经济效益。 目前，我国的火力电站锅炉以亚临界和超临界的大容量锅炉为主，由于设备本身及操作管理等方面的原因，性能指标与发达国家相比有较大差距，主要表现在煤耗高和热效率低。2003年，我国供电平均标准煤耗为381g/kw.h，与发达国家平均水平相比，多耗60g/kw.h，热效率低10个百分点。制定“十二五”电力节能减排规划全国6000千瓦及以上火电机组平均供电标准煤耗达到326 问题一要求我们根据题目分别得出排烟热损失、化学不（或可燃气体未）完全燃烧热损失、机械（或固体）不完全燃烧热损失、散热损失和灰渣物理热损失，与α的关系。由于因素过多，应假设考虑主要因素α。推导出q2+q3+q4与α的关系式，根据matlab的函数求解可以直接找到q2+q3+q4最小值所对应的过量空气系数α为1.326。 问题二要求我们用反平衡法求锅炉效率。其中首先应考虑影响锅炉效率的因素，再得出主要因素与过量空气系数的关系。其中，有些量与过量空气系数没有直接的关系，应寻求中间变量，以联系锅炉效率和过量空气系数的关系。 问题三要求研究锅炉的运行参数对锅炉效率的影响。由反平衡计算锅炉效率公式可以看出，排烟热损失、化学不（或可燃气体未）完全燃烧热损失、机械（或固体）不完全燃烧热损失、散热损失和灰渣物理热损失，是锅炉效率的直接影响因素。再依据锅炉运行参数表中给出的一些参数，以及部分参考文献，我们理清楚它们与各个热损失的关系，从而分析了锅炉运行参数对锅炉效率的影响。 问题四要求我们题目数据建立模型探讨锅炉运行优化的方法。同时电站锅炉是一个耦合强烈的多输入多输出的非线性系统，其中的各个环节的动态特性，随运行工况的各相同另外锅炉又具有大惯性，参数时变和很多不确定的因素，因此，们选择人工网络遗传算法建立来研究锅炉的优化运行方法。 5.最佳过量空气系数的确定 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α是指实际空气量与理论空气量之比。 α＝ 5.1过量空气系数与主要热损失的关系 （1）α与排烟损失q2关系 根据经验公式有 q2=(3.51α(-tamb)+0.42Qpy)10-2% （1） 式中 Qpy——排烟温度，℃ Tamb——环境温度，℃ 排烟热损失 q2 是锅炉热损失中最大的一项。在运行中，要尽可能地在保证完全燃烧的条件下降低 q2，来提高锅炉的燃烧效率，从式(1)可以看出降低 α 就可以降低 q2。 (2) ）α 与化学不完全燃烧损失 q3的关系 根据经验公式有 q3 ＝3.2αCO% （2） CO%= β=2.37 式中 β———燃料特性系数，与燃料种类有关 RO2———烟气中 SO2 和 CO2 的含量 化学不完全燃烧损失 q3 较其他热损失小，但是 对热效率也是有一定影响的，从式（2）可看出 q3 与 α 和 CO％乘积成线性关系。 而在正常运行的情况下，若燃料不发生变化，CO％的量是很小的，基本认 为不变，故而可认为q3与 α 也成线性关系。由于过量空气系数对化学不完全燃烧热损失q3影响较小，故可视为常数处理。 （3）α 和固体不完全燃烧损失 q4的关系 根据经验公式 （3） 式中 ——灰分 Cfh——炉膛出口飞灰含碳量 Qgy——应用基高位发热量 从式(3)可以看出，q4的大小不仅与 ,有关，而且还和 有关，由附录2得，与过量空气系数α有着对应关系。当α增加时，，减少，但两者彼此的速率不同。 1.2 最佳过量空气系数 从式（1）、式（2）和式（3）中可以看出 α 与反平衡 热效率 η 的关系。 由于 q2+q3+q4之和占全部热损失 的 80%左右，因此可以认为：当 q2+q3+q4最小时，即是锅炉运行中的最佳过量空气系数 α， 它们的关系 如图 1 所示。 实际运行中，α 越趋近于αzj，锅炉的热效率越高，所以 α 是锅炉运行的一个重要经济指标。 在现场中，把 αzj 作为标准值，以检测烟气中氧的含量来 监测 α，使之与标准值比较，检查送风量是否合理。 而 αzj 根据试验和经验值确定，由于 α 随工况的变化 而变，所以 αzj 也是处于不断变化的，仅仅靠经验值， 误差会很大，对锅炉的热效率的影响也是不容忽视 的。 所以如果可以根据负荷和煤种的变化及时得出 该负荷该煤种下的 αzj 来