关于锅炉的优化运行问题研究

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1、关于锅炉的优化运行问题研究摘要：本论文对锅炉进行优化运行。首先将飞灰含碳量与过量空气系数的关系拟合出来，然后分别求出排烟热损失、固体不完全燃烧热损失与过量空气系数的关系，推导出排烟热损失、固体不完全燃烧热损失、化学不完全燃烧热损失三者Z和与过量空气系数的关系式,进而求出最佳过量空气系数。通过查资料找出散热损失、灰渣物理热损失的公式，釆用反平衡法表示出锅炉效率。最终结合实际情况，通过对机组负荷的调节来改变以上各变量，进而增加锅炉效率。关键词：锅炉优化；过量空气系数；反平衡法；锅炉效率梁帅帅1991年5月20日男山东理工大学交通学院热能与动力工程专业1102班

2、255049学生大学本科锅炉是火力发电厂的关键设备之一，其效率直接影响电厂的经济性。在现代电站中，反映锅炉运行状况好坏的主要性能指标是锅炉效率。锅炉效率是锅炉有效利用热暈与投入锅炉燃料所产生的热量之比。本文针对2013年电工杯数学建模B题进行研究。1推导锅炉最佳过量空气系数1.1问题分析在锅炉的运行中，化学不完全燃烧热损失变化较小视为常数。首先将飞灰含碳量与过量空气系数的关系拟合出来，然后分别求出排烟热损失、固体不完全燃烧热损失与过量空气系数的关系，推导出排烟热损失、固体不完全燃烧热损失、化学不完全燃烧热损失三者Z和与过量空气系数的关系式，将该关系式关于过

3、量空气系数求导，令导函数为零，求出的过量空气系数便为最佳过量空气系数。1・2模型建立一一热平衡方程式⑴锅炉运行过程中的燃烧效率对其热效率的影响是不可忽视的，而影响燃烧效率最主要的因素是过量空气系数（i）锅炉机组的热平衡是指输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量Z间的平衡。热平衡方程式可表示为：Qt=Q+0+2?+Q+Q+Q（、在式（1）的左右两边除以则有效利用热与各项热损失消耗的热量用占输入锅炉的总热量的百分比表示，即100%=4+纟2+命+务+§5+务（2）采用反平衡计•算方法，锅炉有效利用的热量占输入锅炉的热量的百分比可以表示锅炉效率，即:鱼Qrx100

4、=100—(<72+如+g斗+%+%)(3)式中”訓。。％—排烟热扌员失、^

5、xW0o/o—可燃气体未完全燃烧热损失、qA=纟><100%——q4固体（或机械）不完全燃烧热损失、％=2x100%——O,・Qr散热损失、鎖紗。。％—灰渣物理热损失、Q（i=l、2…6）指对应的损失量。锅炉运行吋，进入炉膛的燃料不可能完全燃烧，未燃烧的可燃成分所折合的损失称之为锅炉未完全燃烧损失；炉内燃料燃烧所放出的热量也不可能全部被有效利用，有的热量被排出炉外的烟气、灰渣带走，有的则经过炉墙、附件散失掉。由此可见，运行中的锅炉存在各种热损失。1）固体不完全燃烧损失弘和"的关系

6、固体未完全燃烧热损失是由于燃烧的可燃固体颗粒在炉内未燃烧或未能燃烧尽而直接排出炉外，由此而引起的热量损失。通常情况下如由三部分组成：灰渣热损失qf、灰飞热损失//、漏煤损失么"。固体未完全燃烧热损失一般通过实验检验，并按下列公式计算£66%£肓禺”f肌％(4)其中，漏煤损失q?"很小可以忽略，即（%C加100—G）为零。低位发热量与输入锅炉的热量Q.为同一变量，所以应用基高位发热量与输入锅炉的热量Q•的关系可表示为：2=2；-2512(9HyToo+—)100题中己给出HJQ；',输入锅炉的热量2可求出，同时给出实验得到炉膛出口0灰含碳量C丹与过量空气系数

7、。数据如表lo表1实验得到炉膛出口飞灰含碳量C曲与过量空气系数Q数据a1.11」51.21.251.31.351.41.451.5c“/%5.905」04.754.64.554.504.454.434.50将以上数据带入到matlab进行二次拟合得到飞灰含碳量与过量空气系数Q的关系式为：=16.7143,—46.22710+36.3229(6)题目中已给出4、%、Ayf由于％+切=1,即可求得如关于仅含的变量。的关系式为：q.=(-4.2954lxlO35xa2+1.187988xlO^xa-9.3930x1035)/(2.37UxlO34xa2-6.55

8、78x1034xa-9.0333x1034)(7)2)排烟热损失的与©的关系排烟热损失是指离开锅炉末级受热面的烟气，由于其焙高于进入锅炉的空气的恰而造成的热损失，称为排烟热损失。排烟热损失可以用排烟焙/妙与冷空气4z差求得：弘=((%2C®+匕、山鶯xO：*1.30467x%(10茫RO厂0厂")十,4)(100-q}Q”蛊v/,(1()0-阻-02-co)100f1001.32748x0,1.30467x(100-RO,-0,-CO)I=(VC+V2+I:+vc1py^vRO2^co2^vgy〒mnTvH2o^H2o^Py100100(8)冷空气焙乙与湿

9、空气平均热容量cA、排烟空气过量系数、环境温度匕“，的关系为:【I