锅炉的优化运行问题.

1、B题：锅炉的优化运行问题摘 要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，解决锅炉的优化运行问题显得尤为重要，本文针对此问题建立四个模型进行深入研究。模型一：最佳过量空气系数是衡量锅炉效率的一个重要指标，而过量空气系数直接影响排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失，为了确定最佳过量空气系数，首先，根据所给定的信息对三个因素分步计算，并得出三个因素与过量空气的关系式；最后，利用微分思想化简关系式，建立数学模型，得出在不同机组负荷下的最佳过量空气系数，从而确定出最佳过量空气系数：机组负荷()298 245.3215.8192.3最佳过量空气系数()2.8536 2.

2、83172.77102.7384 模型二：根据能量守衡定理，锅炉效率受到过量空气系数及散热损失和灰渣物理热损失的影响。首先，分别计算出散热损失和灰渣物理热损失，并分析得出两者对锅炉效率的影响极小，可忽略不计；最后，利用反平衡热效率法建立模型，得出锅炉效率与过量空气系数的关系，进一步得到在不同机组负荷下的锅炉效率：机组负荷()298 245.3215.8锅炉效率()0.7764 0.76290.8716 模型三：为了能够深刻反映出锅炉运行参数对锅炉效率的影响，在锅炉反平衡热效率法的基础上，对各参数进行量化分析。首先，利用最小二乘法，对排烟温度与锅炉效率进行多项式拟合，建立最小二乘拟合模型，得出排

3、烟温度与锅炉效率的关系式，进而求导确定影响程度，并利用线性插值法绘制出关系图；其次，利用同样的方法得出炉膛出口飞灰量、烟气含氧量对锅炉效率的影响程度，利用三次样条插值法绘制出关系图；最后，得出剩余参数的影响程度，整体分析各参数影响所占的比重。 模型四：在锅炉的优化运行中，其运行参数可分为“运行可控参数”和“运行不可控参数”。首先，利用统计建模法中的正交组合方式，设计样本输入数据的正交组合，建立锅炉净效率与运行可控参数之间关系的预测模型，得到锅炉净效率的预测方程；其次，对模型进行检验和检验，确定模型是稳健的；最后，进行区间寻优，得到运行可控参数的优化区间： 在此区间内，确定输出性能参数的最优值，

4、锅炉净效率平均提高0. 918% ，折合供电煤耗降低，具有明显的经济效益。 最后，对模型做出进一步的评价与推广。关键词：锅炉效率 过量空气系数 最小二乘法 优化运行 统计建模法一 问题重述1.1 背景知识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。过量空气系数又是衡量锅炉效率的一个重要指标，其直接影响排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失。根据能量守衡定理，锅炉效率还会受到过量空气系数及散热损失和灰渣物理热损失的影响。随着计算机和网络技术的发展，各发电厂的数据平台建设日趋完善，因此可以方便地获得发电机组

5、的实时运行数据，实时数据经过二次处理，实现发电机组的在线性能监测、能损诊断和运行优化，对提高运行管理水平，降低机组发电煤耗，具有十分重要的意义，因此对锅炉运行的实时监测、诊断和优化显得尤为重要。1.2 问题提出问题一:确定锅炉运行的最佳过量空气系数；问题二:给出锅炉效率与过量空气系数的关系；问题三:研究锅炉的运行参数对锅炉效率的影响；问题四:探讨锅炉的优化运行方法。二 模型假设与符号说明2.1模型假设 1.假设锅炉的额定蒸发量为； 2.假设锅炉使用的燃料为固体煤； 3.假设锅炉的排渣方式为固态排渣，且飞灰含量较低；4.假设每千克碳的发热量为。 5.假设题中所给数据真实可靠。2.2符号说明：反平

6、衡热效率； ：有效利用热；： 飞灰引起的机械不完全燃烧热损失; ： 排烟热损失；：化学（或可燃气体未）不完全燃烧热损失； ： 实际空气量；： 机械（或固体）不完全燃烧热损失； ： 散热损失；： 灰渣物理热损失； ： 过量空气系数；： 表示炉渣中可燃物含量的百分数； ： 理论空气量；： 排烟温度（）； ： 环境温度；：干烟气带走的热量； ：烟气所含水蒸气的显热；：烟气中所含水蒸气容积； ：水蒸气的平均定压比热；： 燃料特性系数； ： 烟气中和的含量；：一氧化碳的含量； ： 额定蒸发量下的散热损失,%;： 锅炉的额定蒸发量,； ： 收到基燃料的灰分，%；： 锅炉效率测定时的实际蒸发量,； ：炉底炉

7、渣可燃物，%；： 炉渣比热容，； ： 燃料消耗量，、；： 表示飞灰中可燃物含量的百分数； ： 电厂发电标准煤耗，；： 炉渣引起的机械不完全燃烧热损失; ：干烟气从 至的平均定压比热,；： 每千克飞灰中可燃料固体未完全燃烧损失热量,： 每千克炉渣中可燃料固体未完全燃烧损失热量,： 锅炉单位时间飞灰的质量（包括其中未燃尽的炭）；： 表示锅炉单位时间炉渣的质量（包括其中未燃尽的炭）；：每千克(或每标准立方米)燃料燃烧生成的干烟气体积；：相应于每千克(或每标准立方米)燃料的锅炉输入热量,；：相应于每千克(或每标准立方米)燃料的锅炉输,；： 每千克(或每标准立方米)燃料排烟损失热量,；： 每千克(或每标

8、准立方米)燃料可燃气体未完全燃烧损失热量,；： 每千克(或每标准立方米)燃料固体未完全燃烧损失热量,；： 每千克(或每标准立方米)燃料锅炉散热损失热量,；： 每千克(或每标准立方米)燃料灰渣物理显热损失热量,；： 灰渣温度，固态排渣时可取600，液态排渣时取灰的流动温度再加100；： 锅炉净效率，锅炉机组的净效率是考虑了锅炉自身需用的热耗和电耗后的效率；： 锅炉自用热耗，是指蒸汽驱动辅助设备和吹灰等所用外来蒸汽热耗，、；： 锅炉设备制粉系统、送风机、除渣除灰系统等辅助机械电动机的实际功率, ；三 问题分析3.1问题一的分析 在锅炉的实际运行中，为了使锅炉内的燃料尽可能燃烧完全，实际供给的空气量

9、总是要大于理论空气量。定义实际空气量与理论空气量的比值为过量空气系数,过量空气系数的大小直接影响到锅炉热量的各项损失。由于在各项损失中，排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、固体不完全燃烧热损失是主要的三项损失，占据锅炉全部热损失的以上，所以之和最小也就是使锅炉效率最大。使之和最小的炉膛出口过量空气系数即为最佳过量空气系数。 首先，根据图9（见附录3）可知炉膛出口过量空气系数增加时，先减小后增大，存在取得最小值时的最佳过量空气系数。 其次，是、的线性累加，所以求与的关系式，可以先求分别与、的独立关系式。再次，做与、独立关系式的线性累加，求出与的关系式。最后，建立相应的数学模型，求出最佳过量空气系数

10、。 3.2问题二的分析锅炉效率是反映锅炉运行状况好坏的主要指标，直接影响到发电厂的经济性和能源的有效利用率。因此提高锅炉效率，对发电厂、自然资源、自然环境都具有重要意义。要想提高锅炉的效率，就必须了解影响锅炉效率的影响因素。其中过量空气系数是影响锅炉效率的重要指标。由问题一可知，过量空气系数直接影响的是锅炉热损失，而根据反平衡法可知锅炉效率与各项热损失的关系式。继而可通过锅炉的热损失建立过量空气系数和锅炉效率的连接纽带。首先，求出含参数的各项锅炉热损失表达式；然后，比较各项锅炉热损失的大小，进行合理取舍；最后，根据反平衡法求出锅炉效率与过量空气系数的关系。3.3问题三的分析为了能够深刻反映出锅

11、炉运行参数对锅炉效率的影响，在锅炉反平衡热效率法的基础上，对各参数进行量化分析。如果某一项参数变化了, 将该参数变化后的数值带入到锅炉热效率的计算程序中, 并保持其它参数不变, 可以计算出变化后的各项热损失和变化后的锅炉热效率,其中是由于该项参数变化引起的,因此可以得到该参数变化单位数值对锅炉热效率的影响幅度。采用同样的方法, 即可得到所有参数变化对锅炉热效率影响的幅度。首先，找出影响锅炉效率的主要运行参数；其次，利用最小二乘法，对排烟温度与锅炉效率进行多项式拟合，得出排烟温度与锅炉效率的关系式，对其求导，求出影响程度，并绘制出关系图；再次，利用同样的方法得出炉膛出口飞灰量、烟气含氧量对锅炉效

12、率的影响程度，绘制出关系图； 最后，求出剩余参数的影响程度，并整体分析各参数影响所占的比重。3.4问题四的分析在优化运行当中，锅炉的运行参数可分为“运行可控参数”和“运行不可控参数”，“运行可控参数”是运行人员能够实时控制和调整的。首先，锅炉总体性能可用锅炉净效率表示，利用统计建模法，将系统的过程视为“黑箱”问题，选择炉膛出口氧量和锅炉的给水温度作为系统的运行可控输入参数，选择锅炉主汽流量作为运行不可控输入参数，对于所研究的问题，输入参数和输出参数的变化范围较窄，可以将输出参数表示成输入参数的二次型函数形式；其次，采用正交组合方式选择数据样本，对二次型函数表达式进行回归分析，拟合的总变异量分解

13、为回归平方和与剩余平方和，建立锅炉净效率预测模型；再次，对模型进行检验、检验，确定模型是否稳健；最后，利用该模型进行区间寻优，寻找输入参数的运行范围内，系统性能的最佳点，使输入参数达到最佳匹配，求约束条件下，某些输出性能参数的最优值，及其所产生的经济影响。四 模型的建立与求解4.1模型一的建立与求解为了使进入锅炉的燃料能够尽可能地完全燃烧，其空气供给量必须比理论计算空气供给量多一些，实际空气量与理论空气量的比值为过量空气系数，即 (1)最佳过量空气系数是衡量锅炉效率的一个重要指标，而过量空气系数直接影响排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失，为了确定最佳过量空气系数，对三个因素

14、分步分析： 1.排烟热损失锅炉排烟热损失为末级热交换器后排出烟气带走的物理显热占输入热量的百分率，记作，根据国标电站锅炉性能试验规程中排烟热损失的公式求解如下： (2) 即为应用基高位发热量干烟气带走的热量，即 (3)烟气所含水蒸气的显热,即 (4)每千克(或每标准立方米)燃料排烟损失热量，即 (5)一般情况下，可代之以水蒸气从0至的平均定压比热容，可代之以干烟气从至的平均定压比热容。 (6) 整理得， (7)根据经验公式得， (8)故， (9) 排烟热损失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，来提高锅炉的燃烧效率，从上式中可以看出降低就可以降低。 2.化学

15、不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失由排烟中的未完全燃烧产物(、和)的含量决定，是指这些可燃气体未放出其燃烧热而造成的热量损失占输入热量的百分率。化学不完全燃烧热损失为 固体燃料烟气中等可燃气体的含量极微，为了简化计算，可认为烟气中的可燃气体只是。则上式可写成： （10）若分别以、和来表示各组分在干烟气中所占容积的百分比数，则干烟气的组成可表示为如果不完全燃烧产物只有，则根据上式将其中进行置换后可得即一氧化碳的含量为 （11）在空气预热器出口的烟气中，基本完全被消除，所以烟气中和的含量近似等于烟气中的含量。在进行燃烧计算及分析有关问题时，常遇到一个燃料特性系数，燃料特性系数值只取决于燃料的干燥

16、无灰基成分组成，而与水分、灰分无关，对于不同的燃料有不同的值， （12）将附录1中的干燥无灰基组成成分代入(12)式，求解得，将附录1中的烟气含氧量和空气预热器出口烟气中二氧化碳含量代入(11)式解得的含量如下表4-1所示4-1烟气与的含量烟气含氧量(%)5.215.085.886.841.99282.17671.0451-0.3127化学不完全燃烧热损失较其他热损失小，但是对热效率也是有一定影响的，从式(10)可以看出与和乘积成线性关系。而在正常运行的情况下，若燃料不发生变化，的量是很小的，基本认为不变，故而可认为与成线性关系。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

17、。 3.机械（或固体）不完全燃烧热损失燃煤锅炉的固体未完全燃烧热损失，即灰渣可燃物造成的热量损失和中速磨煤机排出石子煤的热量损失占输入热量的百分率。飞灰引起的机械不完全燃烧热损失为炉渣引起的机械不完全燃烧热损失为总的机械不完全燃烧热损失为 根据经验公式得即， (13)从式(13)可以看出， 的大小不仅和有关，而且还和有关，当增加时，分母变大，同时也变大，分子减小，减小，这是由于空气供给量充足，燃料能充分燃烧。但当过大时，会增加，这是因为过大容易造成炉膛温度降低，辐射换热量减小，最终排烟温度增加，所以造成的增加。 4.确定锅炉运行的最佳过量空气系数过量空气系数直接影响排烟热损失，化学不完全燃烧热

18、损失，机械不完全燃烧热损失，当炉膛出口过量空气系数增加时，对应有一个最小值，与此最小值对应的空气系数即为最佳过量空气系数。令 (14)将式（9）、（10）、（13）代入（14）式得，即 (15)对式（15）求导得， (16)当时， (17)由式（17）求解最佳过量空气系数如表4-2所示，表4-2不同排烟温度下的最佳过量空气系数排烟温度137.76134.08126.21123.151.99282.17671.0451-0.31272.8536 2.83172.77102.7384 （注：在计算过程中，因为，所以将中的，一方面可以简化计算，另外一方面使分母最小，这样求出的最小值更具可信度。）实际

19、运行中，越趋近于，锅炉的热效率越高。所是锅炉运行的一个重要经济指标。在现场中，把作为标准值，以检测烟气中氧的含量来监测 ，使之与标准值比较，检查送风量是否合理。而根据试验和经验值确定，由于随工况的变化而变，所以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来修正经验值，就可以大大降低上述误差。4.2模型二的建立与求解在当今世界的能源体系中，火力发电仍占据主导地位。然而世界能源的危机却日益严峻，所以提高现能源的利用效率。对减缓能源危机具有重要意义。影响火力发电锅炉效率的影响因素很多，其中过量空气系数是影响

20、锅炉效率的一个重要指标，因而研究过量空气系数与锅炉效率之间的关系对提高锅炉效率具有重要的指导作用。过量空气系数直接影响的是锅炉热损失，而根据反平衡法可知锅炉效率与各项热损失的关系式，因此可通过锅炉的热损失建立过量空气系数和锅炉效率的连接纽带。 1.求锅炉散热损失和炉渣物理热损失(1)散热损失锅炉散热损失是指锅炉炉墙、金属结构及锅炉范围内管道(烟风道及汽、水管道联箱等)向四周环境中散失的热量占总输入热量的百分率。热损失值的大小与锅炉机组的热负荷有关,锅炉的散热损失为： (18)其中，额定蒸发量下的散热损失,%;锅炉的额定蒸发量,；锅炉效率测定时的实际蒸发量,；锅炉在额定蒸发量下的散热损失可根据图

21、1查得，图1 锅炉的额定蒸发量的散热损失当锅炉额定蒸发量为时，=0.25%。取实测数据平均值=845.2得，(2)灰渣物理热损失 灰渣物理热损失，即炉渣、飞灰与沉降灰排出锅炉设备时所带走的显热占输入热量的百分率，其计算公式如下： (19)即 2.比较锅炉各项热损失的大小 由问题一可知，、是锅炉热损失的主要组成部分，占据以上。而和极小，所可忽略和对锅炉效率的影响。 3.建立锅炉效率与空气过量系数关系 锅炉输出热量（即水和蒸汽吸收的热量）占燃料输入热量的百分比，称为锅炉热效率或称为锅炉效率。反平衡计算锅炉效率的公式如下： (20) 由于、极小可忽略不计，故 (21)由问题一知，分别代入得锅炉效率与

22、过量空气系数的关系式如下，整理得， 因为，所以将中的，这样做一方面可以简化计算，另外一方面使分母最小，使求出的求出的锅炉效率更具可信度。实际运行时、均是可测的参数，作为常数处理后，得到和满足如下二次函数的关系。 （其中、为常数） 根据问题一得到的计算对应的（程序见附录4），结果见表4-3表4-3 不同过量空气系数对应下的锅炉效率排烟温度137.76134.08126.21123.151.99282.17671.0451-0.3127 2.8536 2.83172.77102.7384烟气含氧量 (%)5.215.085.886.840.2236 0.23710.12840.00670.7764

23、 0.76290.87160.99334.3模型三的建立与求解在能源危机日益严峻的今天，提高现能源的利用效率。对减缓能源危机具有重要意义。火力发电消耗的能源占据了相当大的份额。要提高火力发电中锅炉效率，就必须研究锅炉各运行参数对锅炉效率的影响。得到锅炉各运行参数与锅炉效率的关系后，就可通过实时监控各运行参数来使锅炉效率达到最佳值。通过对各项热损失的计算公式进行分析, 可以总结出影响锅炉热效率的各项参数关系见图2。图2 各项参数对锅炉热效率的影响关系图影响火力发电锅炉效率的因素很多，结合附录1中给出的参数和问题一、问题二得到的影响因素，归纳出如下几个主要参数进行研究。1.排烟温度利用最小二乘法对

24、表4-2中排烟温度和锅炉效率进行多项式拟合（程序见附录6），得出排烟温度和锅炉效率的拟合方程式 (22)排烟温度与锅炉效率的关系如下图3图3 排烟温度与锅炉效率的关系图对图3分析可知，分段线性插值只能保证各小段曲线在连接点的连续性，却无法保证整条曲线的光滑性，这就不能满足某些工程技术的要求。 三次样条插值有较好的光滑性，样条(Spline)插值方法，既保留了分段低次插值多项式的各种优点，又提高了插值函数的光滑性。对式(22)求导得 (23) 故排烟温度每变化，锅炉效率变化个百分点。如排烟温度(126升至127)增加1，锅炉效率增加-0.0248个百分点。 2. 烟气含氧量利用最小二乘

25、法对表4-2中烟气含氧量和锅炉效率进行多项式拟合（程序见附录6），得出烟气含氧量和锅炉效率的拟合方程式 (24)烟气含氧量与锅炉效率的关系如下图4图4对其求导得 (25)故烟气含氧量每变化个百分点，锅炉效率变化个百分点。如烟气含氧量(2.3升至2.8)增加0.5个百分点，锅炉效率增加-0.0721个百分点。3.飞灰含碳量利用最小二乘法对附录2中炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数进行多项式拟合（程序见附录7），得炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数拟合方程式如下 (26)炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数的关系如下图5图5 炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数的关系由式(26)建立飞灰含碳量与锅炉效率连接纽

26、带，并求出四组对应下的如表4-3表4-3 炉膛出口飞灰含碳量与锅炉效率的关系5.905.104.754.61.11.151.21.250.9127 0.90270.94350.9962采用同样的方法拟合出炉膛出口飞灰含碳量与锅炉效率的拟合方程（程序见附录5） (27)炉膛出口飞灰含碳量与锅炉效率的关系如下图6图6 炉膛出口飞灰含碳量与锅炉效率的关系对式(27)求导得 (28)故排炉膛出口飞灰含碳量每变化个百分点，锅炉效率变化个百分点。如炉膛出口飞灰含碳量(2.3升至2.8)增加0.5个百分点，锅炉效率增加-0.2687个百分点。根据经验值及实验所测得的数据，使用同样的方法可计算出灰渣含碳量、煤

27、的收到基碳、煤的收到基氢、煤的收到基灰分、煤的收到基水分、煤的收到基高位发热量等其他主要锅炉运行参数对锅炉效率的影响。将各主要运行参数变化一定幅度后，得到对应锅炉效率变化的幅度，见表4-4表4-4 锅炉主要运行参数对锅炉效率的影响序号主要参数名称变化幅度锅炉效率变化值1排烟温度+1-0.0252烟气含氧量+0.5个百分点-0.0723飞灰含碳量+0.5个百分点-0.2694灰渣含碳量+0.5个百分点-0.065煤的收到基碳+1个百分点-0.166煤的收到基氢+0.1个百分点-0.067煤的收到基灰分+1个百分点-0.048煤的收到基水分+1个百分点-0.019煤的收到基高位发热量+500+0.

28、314.4模型四的建立与求解在优化运行当中，锅炉的运行参数可分为“运行可控参数”和“运行不可控参数”，运行人员能够直接调整的、且调整后对经济性有明显影响的参数，称为“运行可控参数”。小指标考核参数通常是锅炉复杂燃烧系统的输出参数，它不仅仅由“ 运行可控参数”决定, 而且受多种“运行不可控因素”的影响，因此，采用运行人员不能完全控制的参数实施考核是不合理的，也没有针对性。“运行可控参数”包括：炉膛出口氧量；排粉机出口温度和压力（中间储仓式制粉系统）；磨煤机出口温度和压力（直吹式制粉系统）；一次风风煤比；二次风配风方式等。 “运行不可控参数”通常包括：环境温度；锅炉负荷；入炉煤种；煤粉细度等。“运

29、行可控参数”是运行人员能够随时控制和调整的参数, 采用这些参数进行运行优化具有很大的针对性和实际意义, 它能够提供最具有实际意义的操作指导。 1.运行可控参数优化“运行可控参数”的优化目标是锅炉总体性能最优化, 这一总体性能可用锅炉净效率表示, 它考虑锅炉自身热耗和电耗后的效率, 根据国家标准, 由下式计算: (29)式中，锅炉净效率；锅炉自用热耗；电厂发电标准煤耗；燃料消耗量锅炉设备制粉系统、送风机、电除尘器等辅助机械电动机的实际功率； 虽然锅炉净效率的表达式中不包含有些“运行可控参数”项, 但是这些参数是决定燃烧和传热的最原始环境，对锅炉净效率有最直接的影响。 2.建立锅炉净效率的预测模型

30、锅炉热力系统过程是一个十分复杂的物理、化学过程，具有多输入输出、非线性、大延迟、强耦合的特点，采用机理建模法寻找系统的输入输出特性存在一定的困难；人工神经网络法则需要较多的训练数据样本，且计算量大；统计建模法则克服了上述缺点，和神经网络法一样, 该方法将系统的过程视为“黑箱”问题，如图7图7 锅炉优化示意图 系统具有个输入变量，个输出变量，输入变量分为运行可控输入参数和不可控输入参数两种类型, 根据实践经验, 每个输入变量都限定了变化区间。对于所研究的问题，输入参数和输出参数的变化范围较窄，可以将输出参数表示成输入参数的二次型函数形式，其方程如下： (30)式中，可通过统计分析获得。 采用正交

31、组合方式选择数据样本能够有效避免剩余自由度过大，数据样本选择的盲目性，提高模型的质量。假定通过正交组合方式选择了个数据样本进行式(30)的回归分析，拟合的总变异量分解为回归平方和与剩余平方和： (31)回归方程显著性检验的假设为：非常数项的系数全为0, 在该假设成立的前提下, 检验统计量为: (32) 同样, 可得到各个回归系(或)的无效假设：该系数为0, 在该假设成立的前提下, 检验统计量为: (33)为的标准差。输出变量的决定系数由下式计算: (34)其意义是输入变量能决定输出变量总变异的百分数, 对决定系数进行调整后, 更具通用性, 调整后的决定系数由式(35)计算, 它和决定系数具有相

32、似的含义。 (35)检验、检验的结果以及决定系数都反应了模型的质量。当统计检验的结果指出一个变量的小贡献不显著，该变量就应消除；当检验的结果显示整个回归方程显著，且决定系数大于设定临界值，如65%说明模型是稳健的。这时模型才可以被用于区间寻优。 3.区间寻优在系统模型的可靠性得到证实后，就可以利用该模型进行区间寻优，寻找输入参数的运行范围内，系统性能的最佳点，使输入参数达到最佳匹配。系统运行最优化就是求约束条件下，某些输出性能参数的最优值, 即求目标函数的最大或最小值，其模型为 根据该台锅炉的实际运行情况，选择炉膛出口氧量和锅炉的给水温度作为系统的运行可控输入参数，选择锅炉主汽流量作为运行不可

33、控输入参数，见图8：图8优化方案炉膛出口氧量是影响燃烧率、送引风机电耗以及传热效率最重要的参数之一；锅炉的给水温度对排烟温度和风机电耗有很大影响, 它们都是很容易调整的运行参数，要考察的输出变量是锅炉净效率。按照正交组合设计原则, 对于上述包含3个输入参数的优化试验方案, 设计的样本输入数据正交组合见表4-5：表4-5 样本数据的设计组合实验号过热蒸汽流量()氧量(%)给水温度()18752.35 294 28251.68 29138512.46 30548702.53 31058892.65 31368962.05 27978551.32 30888141.61 30698152.98 27

34、1108261.45 268118842.80 295128252.23 328138823.14 284148241.31 301158932.04 275在实际运行中，要保证输入参数恰好在设计点上运行是不现实的，一般情况下，实际运行参数和设计参数有一定的偏离，但这种设计仍能避免样本数据的盲目性。 根据锅炉的实际运行状况，运行可控参数的优化区间为： 在此优化区间内，锅炉的净效率为87.09% 88.78%。通过改进这两个参数的控制，能够有效地提高锅炉运行的经济性。分析表明，控制参数经过优化后，锅炉运行经济性有明显提高，锅炉净效率平均提高0. 918% ，折合供电煤耗降低，具有明显的经济效益。

35、五 模型的评价与推广5.1模型的评价在计算锅炉各项参数对锅炉热效率影响时，按照电站锅炉性能试验规程进行计算。其优点是：计算简便;编写的程序通用性强等。其缺点是：没有考虑到各参数之间的相互影响；计算的准确性不如进行锅炉整体热力计算等。5.2模型的推广研究锅炉效率的数模思想与方法也适用于化工厂、制药厂等等某些设备的效率监测，以达到提高设备效率的目的，从而增加经济收益；由于锅炉的优化运行思想是建立实时监测、实时控制之上的，所以对于工厂的设备维护、市场的信息采集及反馈、公司的管理及资本运营也同样适用；模型中化整为零的分步分析方法与宏观的分析适用于市场资本运营、股票走势、工厂整体运营态势的分析与调整。六

36、 参考文献1叶江明、潘效军、陈广利编著电厂锅炉原理及设备北京中国电力出版社 2004.82姚尧编著锅炉运行优化方法及应用北京国华电力有限责任公司3袁志发, 周静芋编著试验设计与分析北京高等教育出版社 20004王志超火力发电厂生产经营管理指标释义与计算山西经济出版社 1998.5 GB10184-88电站锅炉性能试验规程1989-07-01实施6高丽霞、，袁隆基 、周泽妮 、李聪“确定最佳过量空气的新方法” 中国矿业大学7李永华、陈鸿伟、盂凡军等“电站锅炉运行参数对经济性的影响”8宋贵良等锅炉计算手册辽宁科学技术出版社1976年9 刘琪. 对锅炉燃烧优化调整试验的一点看法200110魏星、闫卫

37、东“锅炉主要参数对机组煤耗影响的分析与计算” 东北电力科学研究院有限公司 2007.6七 附录附录1：锅炉运行主要参数数值名称符号单位计算公式及数据结果碳含量%62.61%氢含量%3.62%硫含量%1.08%氧含量%7.21%氮含量%0.68%无机物水分%10.10%灰分%14.70%应用基高位发热量KJ/kg25020机组负荷MW298 245.3215.8192.3烟气含氧量%实测数据平均值5.215.085.886.84主汽流量Dt/h实测数据平均值845.2681.6599.3547.8排烟温度实测数据平均值137.76134.08126.21123.15过热蒸汽压力MPa16.9过热

38、蒸汽温度541给水温度279试验期间平均耗量Kg/h实测数据平均值129357过热蒸汽量Kg/h实测数据平均值1074705过热蒸汽压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值16.3过热蒸汽温度实测数据平均值539.3再热蒸汽入口压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值3.9再热蒸汽入口温度实测数据平均值338.5再热蒸汽入口流量Kg/h实测数据平均值891191再热蒸汽出口压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值3.7再热蒸汽出口温度实测数据平均值538.7再热蒸汽出口流量Kg/h实测数据平均值928475再热蒸汽减温水压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值7.7再热蒸汽减温水温度实测数据平均值169.4再

39、热蒸汽减温水流量Kg/h=928475-89119137284锅炉给水压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值18.4锅炉给水温度实测数据平均值276.4给水流量Kg/h实测数据平均值1074785炉底灰渣可燃物%取样分析值2炉底排渣率生产长和验收单位商定0.1空气预热器出口烟气中二氧化碳含量%烟气分析数据平均值13.05环境温度实测数据平均值20附录2：实验得到炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数数据1.11.151.21.251.31.351.41.451.5/%5.905.104.754.64.554.504.454.434.50附录3图9 过量空气系数与热损失的关系曲线 附录4clcclear

40、 all;x=1.1 1.15 1.2 1.25; %过量空气系数y=137.76 134.08 126.21 123.15; %排烟温度z=1.9928 2.1767 1.0451 -0.3127; %CO含量q2=(0.5+3.5*x).*(y-20)/25020; %q2q3=3.2*0.01*x.*z; %q3q4=(100-100*(0.5+3.5*x)./(25020*(0.5*x+3.5); %q4q2+q3+q4q1=1-q2-q3-q4; n=q1 %锅炉的效率lcclear all;x=1.1 1.15 1.2 1.25; %过量空气系数y=137.76 134.08 12

41、6.21 123.15; %排烟温度z=1.9928 2.1767 1.0451 -0.3127; %CO含量q2=(0.5+3.5*x).*(y-20)/25020; %q2q3=3.2*0.01*x.*z; %q3q4=(100-100*(0.5+3.5*x)./(25020*(0.5*x+3.5); %q4q2+q3+q4q1=1-q2-q3-q4; n=q1 %锅炉的效率附录5%CZNH%插值拟合clcclear all; %清屏close all; %关掉所有图形窗口x=4.75 5.10 5.90; %炉膛出口飞灰含碳量y=0.9435 0.9027 0.9127; %锅炉效率P=polyfit(x,y,2); %进行多项式拟合Y=polyval(P,x);P=vpa(pol