B题菏泽学院裴国栋,王崇吉,赵鹏翔.doc

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答卷编号:
论文题目:锅炉的优化运行问题
姓名
专业、班级
有效联系电话
参赛队员1
裴国栋
11级自动化
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参赛队员2
王崇吉
11级自动化
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参赛队员3
赵鹏翔
11级自动化
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指导教师:李忠广
参赛学校:菏泽学院
证书邮寄地址及收件人:山东省菏泽市牡丹区菏泽学院机电系李忠广
答卷编号:
阅卷专家1
阅卷专家2
阅卷专家3
论文等级
锅炉的优化运行问题
摘要
过量空气系数是电站锅炉运行中一个重要的参数。过量空气系数指实际空气量和理论燃烧空气量的比值。在实际应用中,过量空气系数越接近最佳过量空气系数,锅炉的热效率越高。
针对问题一,经过我们分析过量空气系数a,通过建立数学模型的方法可
下面公式计算

最终解出a=
针对问题二,在各项损失之中是主要的三项损失,占锅炉群不热损失的95%以上。所以我们的问题转换成了求与的关系。经过我们的分析锅炉效率与过量空气系数的关系为
针对问题三,燃料送入锅炉的热量,其中大部分被锅炉受热面吸收,产生水蒸气。这是被利用的有效热量。采用正交组合方式选择数据样本能够有效避免剩余自由度过大带来的盲目性问题。经过计算分析我们得到方程。
针对问题四,锅炉性能优化系统,是基于现代控制理论的系统优化,为解决这个问题我们可以尝试PID自适应算法,通过多次实际测量各环节参数值获得数据库,再应用PID算法时,将参数值时时与数据库值相对比求出最佳参数。这样可以提高多个环节的效率。
关键词:数学建模,MATLAB,最佳空气系数,锅炉效率,优化方案,PID
控制
问题的重述
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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与理论空气量之比。过量空气系数直接影响排烟热损失、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(如图1)。可见,当炉膛出口过量空气系数增加时, 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。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。本题给出了300MV锅炉运行时的主要参数以及实测飞灰含碳量与过量空气系数的关系供参考用,本题要求通过数学建模或其他方法找到最优的过量空气系数;
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目前锅炉热效率均以低位发热值为基准计算,尽管名义上热效率较高,但是,高位发热量普遍比低位发热量高15%左右,炉子在操作过程中,过剩空气系数太小,则燃烧不完全,浪费燃料,炉内传热也不好;过剩空气系数太大也不好:因为进入炉内空气过多,炉膛温度下降,传热不好。烟道气量多,带走的热量多,浪费燃料。因此过量空气系数和锅炉的效率有着很紧密的联系,本题要求通过数学建模或其他方法找到最优的过量空气系数与锅炉效率的关系;
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锅炉热效率是指单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的百分比,或相应于每千克燃料(固体和液体燃料),或每标准立方米(气体燃料)所对应的输入热量中有效利用热量所占百分比。燃料送入锅炉的热量,其中大部分被锅炉受热面吸收,产生水蒸气。这是被利用的有效热量。而另一部分热量损失掉了,这部分热量,称为热损失。锅炉的热效率是指燃料送入的热量中有效热量所占的百分数。本题要求计算得出锅炉的运行参数对锅炉效率的影响;
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众所周知供热锅炉是我国国民经济生活中的重要设备,使用广泛,人们生活都离不开它。我国既是供热蒸汽机锅炉生产大国,也是使用大国。我国供热锅炉的特点之一是以燃煤为主,燃煤供热锅炉的生产量和使用量占国际首位,每年供热锅炉燃煤约占我国原煤产量的1/3,而在美国,煤炭资源虽比我国丰富,但燃煤锅供热锅炉仅占总量的2%,其余均为燃油或燃气锅炉。我国供热锅炉的特点之二是锅炉热效率不高,只有60%-70%,比当前发达国家的供热锅炉热效率约低10%-15%。供热锅炉年耗原煤4亿多吨,如能将热效率提高到80%-85%,每年可节省原煤6000万吨左右。
由于我国供热锅炉的以上两个特点,加之大多燃用统煤,因而不仅能源浪费严重,而且是大气重要污染源之一。我国供热锅炉每年向大气排放的烟尘达620万吨,约占全国总烟尘排放量的33%;S02排放量500多万吨,约占全国SO2总排放量的21%。此外,还排出大量的二氧化碳及NOx等有害气体,不仅污染大气而且影响到全球温室效应的生成。由此可见,我国供热锅炉的状况对于节省能源资源和改善环境保护是十分重要的。今后我国供热锅炉的发展,必然是沿着高效和洁净燃