電工杯B題2(共24頁)

1、PAGE 11 鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行(ynxng)問題摘要(zhiyo)優(yōu)化鍋爐運(yùn)行(ynxng)，合理控制各項(xiàng)損失對(duì)鍋爐節(jié)能具有現(xiàn)實(shí)意義。論文主要針對(duì)反平衡法計(jì)算鍋爐效率的各個(gè)因素：排煙熱損失、化學(xué)不（或可燃?xì)怏w未）完全燃燒熱損失、機(jī)械（或固體）不完全燃燒熱損失、散熱損失和灰渣物理熱損失建立模型探討鍋爐運(yùn)行參數(shù)對(duì)鍋爐效率的影響。對(duì)問題一，建立求解模型，利用數(shù)據(jù)擬合得到飛灰含碳量與過量空氣系數(shù)的函數(shù)，與與過量空氣系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，對(duì)第二個(gè)函數(shù)求導(dǎo)取極值，解出最優(yōu)過量空氣系數(shù)為：1.1061。分析過量空氣系數(shù) 與排煙熱損失、化學(xué)不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失的關(guān)系，指出了對(duì)鍋爐燃燒效率的重要性，

2、并推導(dǎo)出鍋爐運(yùn)行效率與過量空氣系數(shù)的關(guān)系式。研究鍋爐的運(yùn)行參數(shù)對(duì)鍋爐效率的影響，單對(duì)一個(gè)鍋爐運(yùn)行參數(shù)與鍋爐效率進(jìn)行分析，對(duì)分析結(jié)果比較可得出影響鍋爐效率的主要參數(shù)，有過量空氣系數(shù)，飛灰含碳量和排煙溫度。對(duì)鍋爐各項(xiàng)熱損失主要影響因素的分析, 采用對(duì)某一個(gè)具體參數(shù)數(shù)值 50% 的范圍內(nèi)變化而其他參數(shù)固定的研究方法, 考察各個(gè)參數(shù)在同時(shí)變化相同范圍內(nèi)對(duì)鍋爐各項(xiàng)熱損失和鍋爐熱效率的影響程度, 由此得出各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)鍋爐效率的權(quán)重影響，從而進(jìn)行優(yōu)化分析。關(guān)鍵詞：鍋爐熱損失 最佳過量空氣系數(shù) 主要運(yùn)行參數(shù) 一、問題(wnt)的背景電站鍋爐通過燃燒燃料產(chǎn)生蒸汽，把煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的儲(chǔ)能過程中的轉(zhuǎn)化效

3、率即為鍋爐的熱效率。鍋爐燃燒的熱效率是燃燒優(yōu)化的另一個(gè)(y )主要目標(biāo)。鍋爐熱效率可以用鍋爐有效利用的熱量與進(jìn)入爐內(nèi)的燃料燃燒所產(chǎn)生的總熱量的百分比33來表示(biosh)，見式： （1-1）式中為鍋爐熱效率，為燃煤鍋爐有效利用的熱量，為爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的總熱量。鍋爐熱效率的計(jì)算常用的有兩種方法：正平衡法，又稱輸入輸出法；反平衡法，又稱熱損失法。正平衡法，通過直接測(cè)量求得鍋爐有效利用的熱量和輸入鍋爐的總熱量來求得熱效率，如公式(2-3)所示。反平衡法，通過測(cè)定鍋爐的各項(xiàng)熱損失來求得熱效率，計(jì)算公式如下： (1-2)式中 為鍋爐所有熱損失之和, 為鍋爐熱效率，為輸入鍋爐燃料燃燒產(chǎn)生的總熱量。反平

4、衡效率：利用反平衡法，通過確定鍋爐各項(xiàng)熱損失，根據(jù)熱平衡方程確定的鍋爐效率稱為鍋爐反平衡效率目前采用反平衡法求效率。是因?yàn)槿霠t煤計(jì)量不完善和不準(zhǔn)確，采用正平衡法求效率常會(huì)有較大的誤差，而反平衡法必須先求得各項(xiàng)損失，有利于對(duì)各項(xiàng)損失進(jìn)行分析，以便于找出提高鍋爐效率的途徑由于當(dāng)前電站鍋爐對(duì)燃煤量的測(cè)量一般采用皮帶秤或測(cè)量給煤機(jī)轉(zhuǎn)速等來進(jìn)行粗糙的估計(jì)測(cè)量，對(duì)輸入、輸出熱量的測(cè)量造成了較大誤差。因此，正平衡法的誤差比較大；而反平衡法不會(huì)出現(xiàn)這樣的誤差。我們?cè)O(shè)計(jì)算熱效率所采用的的相對(duì)誤差為，則按照正平衡法計(jì)算，誤差計(jì)算如下： (1-3)按照反平衡法計(jì)算，則誤差計(jì)算為： (1-4)比較(bjio)式(1-

5、3)和式(1-4)可以看出，和的絕對(duì)值的大小(dxio)由和的大小(dxio)決定，是鍋爐熱效率，是鍋爐熱損失，熱損失約為10%，鍋爐熱效率約為90%，。那么，采用正平衡法計(jì)算所得誤差大約是采用反平衡法計(jì)算所得誤差的9倍。所以，在不準(zhǔn)確的情況下，采用反平衡法計(jì)算的熱效率誤差較之采用正平衡法計(jì)算的熱效率誤差要小很多，因此，一般采用反平衡法來計(jì)算鍋爐熱效率。燃燒過程中，為了便于計(jì)算，本文以每千克煤進(jìn)入爐內(nèi)燃燒得到的鍋爐輸入熱量，和每千克煤的鍋爐輸出熱量來進(jìn)行計(jì)算，由上一節(jié)知，反平衡法的計(jì)算公式為(2-4),現(xiàn)將其詳細(xì)的改寫為下式： (1-5)式中 每千克煤的鍋爐輸入熱量，kJ/kg；每千克煤排煙造

6、成的熱量損失，kJ/kg；每千克煤的可燃?xì)怏w不完全燃燒造成的熱量損失，kJ/kg；每千克煤的機(jī)械未完全燃燒熱量損失，kJ/kg；每千克煤的鍋爐散熱熱量損失，kJ/kg；每千克煤的灰渣物理顯熱熱量損失，kJ/kg；占輸入熱量的百分率，%；占輸入熱量的百分率，%；輸入熱量的百分率，%；輸入熱量的百分率，%；占輸入熱量的百分率，%；二、問題重述鍋爐是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，其效率直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)性。鍋爐是吸收燃料所產(chǎn)生的熱量而產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備，燃料是它的基本能源。鍋爐所燃燒的燃料可以是氣體、液體和固體燃料。我國(guó)煤炭資源豐富，儲(chǔ)量巨大。因此我國(guó)鍋爐燃料以煤為主，電站鍋爐更是如此。煤和一般植物一樣，還

7、有碳（C）、氫（H）、氮（N）、硫（S）等元素組成的有機(jī)物，此外還含有水分和灰分等惰性物。在現(xiàn)代電站中，反映鍋爐運(yùn)行狀況好壞的主要性能指標(biāo)是鍋爐效率。按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電站性能試驗(yàn)規(guī)程（GB PTC），電廠鍋爐采用反平衡計(jì)算鍋爐效率，即：， （1-6）式中分別(fnbi)表示有效(yuxio)利用熱、排煙(pi yn)熱損失、化學(xué)不（或可燃?xì)怏w未）完全燃燒熱損失、機(jī)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(jìn)鍋爐節(jié)能降耗的重要手段之一是對(duì)鍋爐機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與分析，進(jìn)而優(yōu)化其運(yùn)行參數(shù)。鍋爐的運(yùn)行是一個(gè)涉及化學(xué)反應(yīng)、傳熱傳質(zhì)的復(fù)雜過程，影響參數(shù)眾多，主要包括煤

8、質(zhì)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀況和運(yùn)行環(huán)境等。目前，在國(guó)內(nèi)常常利用在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差（或耗差）分析，來提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。但由于無法進(jìn)行煤質(zhì)和灰渣含碳量的在線分析，現(xiàn)在還做不到鍋爐效率的在線監(jiān)測(cè)，這給鍋爐的運(yùn)行優(yōu)化帶來很大困難。在鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，為使燃料燃盡，實(shí)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(shù)是指實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。過量空氣系數(shù)直接影響排煙熱損失、化學(xué)不（或可燃?xì)怏w未）完全燃燒熱損失、機(jī)械（或固體）不完全燃燒熱損失（如圖1）?？梢姡?dāng)爐膛出口過量空氣系數(shù)增加時(shí)，先減少后增加，有一個(gè)最小值，與此最小值對(duì)應(yīng)的空氣系數(shù)稱為最佳過量空氣系數(shù)。以300M

9、W鍋爐為例進(jìn)行分析（鍋爐參數(shù)見附錄1）。 由于過量空氣系數(shù)對(duì)化學(xué)不完全燃燒熱損失影響較小，故可視為常數(shù)處理。附錄2給出了實(shí)測(cè)飛灰含碳量與過量空氣系數(shù)的關(guān)系。圖1 過量空氣系數(shù)與熱損失的關(guān)系曲線請(qǐng)對(duì)以下問題進(jìn)行研究：1確定鍋爐(gul)運(yùn)行的最佳過量空氣系數(shù)；2給出鍋爐效率與過量(guling)空氣系數(shù)的關(guān)系；3研究(ynji)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)對(duì)鍋爐效率的影響；4探討鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行方法。三、問題分析3.1問題一分析對(duì)鍋爐來說, 存在一個(gè)最佳過量空氣系數(shù), 其能夠使鍋爐的效率達(dá)到最佳。故而考慮建立空氣系數(shù)與爐膛出口飛灰含碳量之間的函數(shù)關(guān)系。查閱相關(guān)參考資料了解到過量空氣系數(shù)與爐膛出口飛灰含碳量有密切

10、關(guān)系，所以可以直接根據(jù)所給數(shù)據(jù)建立空氣系數(shù)與爐膛出口飛灰含碳量之間的函數(shù)關(guān)系，再求與與過量空氣系數(shù)的關(guān)系，然后再求函數(shù)極值點(diǎn)，從而確定最佳空氣系數(shù)。3.2問題二分析由問題1，已經(jīng)求得, , ,關(guān)于過量空氣系數(shù)的關(guān)系，分析,與的關(guān)系，利用說明公式求得過量空氣系數(shù)與鍋爐效率的模型分析過量空氣系數(shù) 與鍋爐效率的數(shù)學(xué)模型。3.3問題三分析 對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分類，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，找出影響鍋爐效率的主要運(yùn)行參數(shù)。3.4問題四分析對(duì)鍋爐各項(xiàng)熱損失主要影響因素的分析, 采用對(duì)某一個(gè)具體參數(shù)數(shù)值 50% 的范圍內(nèi)變化而其他參數(shù)固定的研究方法, 考察各個(gè)參數(shù)在同時(shí)變化相同范圍內(nèi)對(duì)鍋爐各項(xiàng)熱損失和鍋爐熱效

11、率的影響程度, 由此得出各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)鍋爐效率的權(quán)重影響，從而進(jìn)行優(yōu)化分析。四、模型(mxng)假設(shè)1、假設(shè)該鍋爐是電站(din zhn)燒煤鍋爐，額定功率為300MW。2、假設(shè)經(jīng)驗(yàn)(jngyn)數(shù)值對(duì)數(shù)據(jù)分析有效。3，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)可以模擬真實(shí)的鍋爐效率計(jì)算。五、符號(hào)說明數(shù)值名稱符號(hào)單位碳含量%氫含量%硫含量%氧含量%氮含量%無機(jī)物水分%灰分%應(yīng)用基高位發(fā)熱量KJ/kg應(yīng)用基低位發(fā)熱量KJ/kg應(yīng)用基燃料中氫的質(zhì)量百分比% 應(yīng)用基燃料中水分的質(zhì)量百分比%機(jī)組負(fù)荷MW額定機(jī)組負(fù)荷MW煙氣含氧量%排煙溫度爐底灰渣可燃物%爐底排渣率 爐渣百分率%空氣預(yù)熱器出口煙氣中二氧化碳含量%環(huán)境溫度（冷風(fēng)溫度）

12、飛灰含碳量%排煙比熱水蒸氣的容積有關(guān)氣體成分有關(guān)氣體體積,排煙的焓濕空氣熱容量飛灰百分率 取經(jīng)驗(yàn)值 90單位煤發(fā)熱量在過量空氣系數(shù)為 下的飛灰含碳量爐渣含碳量飛灰比熱爐渣比熱 一般取經(jīng)驗(yàn)值 1.11爐渣溫度 取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 800.00六、模型(mxng)的建立與求解6.1 問題(wnt)一 模型的建立與求解從題可知要想求出最佳過量空氣(kngq)系數(shù)，必須先求得與過量空氣系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，求導(dǎo)，便可求得最佳過量空氣系數(shù)。6.1.1 對(duì)排煙熱損失的求解首先我們需要引入低發(fā)熱量與高發(fā)熱量的關(guān)系，如下：高位發(fā)熱量是指燃料中的水分在燃燒過程結(jié)束后以液態(tài)水形式存在時(shí)的燃料發(fā)熱量。常用符號(hào)“”表示，其單位為“

13、kJ/kg”(固體和液體燃料)或“kJ/Nm3”(氣體燃料)。煤的單位質(zhì)量（kg）完全燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量為煤的發(fā)熱量，煤的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之分，將燃料燃燒后所生成的水蒸汽的潛熱計(jì)入發(fā)熱量時(shí)為高位發(fā)熱量，不計(jì)入時(shí)為低位發(fā)熱量。計(jì)算煤的發(fā)熱量時(shí)一般近似認(rèn)為煤的發(fā)熱量等于低位發(fā)熱量。同時(shí)我們(w men)又了解到 （6-1）式中， 分別為應(yīng)用(yngyng)基燃料的高位發(fā)熱量和 HYPERLINK /view/1169684.htm t _blank 低位發(fā)熱量；Hy%、Wy%分別為應(yīng)用基燃料中氫和水分(shufn)的質(zhì)量百分比；2512(kJ/kg)為水蒸氣在分壓力很低時(shí)的汽化潛熱近

14、似值。排煙損失是指煙氣排入大氣而損失的燃料的熱量。計(jì)算這部分時(shí)，首先要求出煙氣中各種成分的體積，然后再根據(jù)排煙溫度求出各種氣體的焓的總和減去形成煙氣的冷空氣的焓，就可以得到這個(gè)損失?，F(xiàn)燃料完全燃燒（即無固體未完全燃燒損失）時(shí)，根據(jù)煙氣分析結(jié)果，按式（2-29），干煙氣的體積為 （6-2）干煙氣中各種成分的容積可以根據(jù)煙氣分析的結(jié)果分別算出，即、。根據(jù)理論空氣量可以算出空氣攜帶來的水蒸氣及燃料水分及氫燃燒后所形成的水蒸氣的容積.根據(jù)各種氣體的容積及排煙溫度計(jì)算出排煙的焓， （6-3）式中：有關(guān)氣體成分由0到排煙溫度的平均熱容量； 排煙溫度，。形成煙氣的冷空氣的焓為 （6-4） 式（6-4）可寫成

15、： （6-4a） 有時(shí)稱括號(hào)中的熱容量為濕空氣熱容量，以表示，即 則式（6-4）可寫成 （6-4b） 若一部分燃料（固定碳）未燃盡，則煙氣體積略小，所減少的體積一般不大，不必考慮燃料成分(chng fn)的變化，近似地按燃料實(shí)際發(fā)熱量（考慮有固體未完全燃燒時(shí)的發(fā)熱量）與完全燃燒發(fā)熱量之比計(jì)算，即足夠精確(jngqu)。因此在有固體未完全燃燒時(shí)排煙帶走的熱損失為 (6-5) 損失(snsh)的百分比為 (6-6) 因此，我們將它的計(jì)算公式簡(jiǎn)化成如下形式 (6-7)其中系數(shù)有以下：為排煙比熱 為單位煤發(fā)熱量6.1.2 對(duì)化學(xué)不（或可燃?xì)怏w未）完全燃燒熱損失的求解：氣體未完全燃燒損失是燃料在燃燒過程

16、中所生成的一部分可燃?xì)猓ㄈ缫谎趸迹瑲涞葰怏w）未完全燃燒而殘留下來的熱損失。燃煤鍋爐煙氣中殘留的可燃性氣體主要是一氧化碳，而其他可燃性氣體較小。這部分熱損失必須通過煙氣分析來測(cè)定煙氣中CO及可燃?xì)怏w的體積，再根據(jù)這些氣體的發(fā)熱量便可計(jì)算出這部分熱損失。 而對(duì)本題(bnt)而言，由于過量空氣系數(shù)對(duì)化學(xué)不完全燃燒熱損失影響(yngxing)較小，故可視為常數(shù)處理，則的值對(duì)最優(yōu)過量空氣系數(shù)(xsh)的求解不產(chǎn)生影響。在以下計(jì)算中，由于我們研究的是煙煤，取代入計(jì)算。6.1.3 對(duì)機(jī)械（或固體）不完全燃燒熱損失的求解通常是僅次于排煙熱損失的一項(xiàng)熱損失。當(dāng)鏈條爐燃用的煤質(zhì)很差，或操作不當(dāng)時(shí)，其有可能超過。

17、燃煤爐因燃用的煤質(zhì)和燃燒方式不同，的變化幅度較大，大約為058。通常液態(tài)排渣煤粉爐的最低，鏈條爐的最大，固態(tài)排渣的煤粉爐的在兩者之間。燃用液體或氣體燃料的鍋爐，不存在爐排漏煤的問題，灰渣和飛灰的數(shù)量極少，煙氣中僅含數(shù)量極少的炭黑，燃油爐可能有少量焦粒，所很小，正常情況下可以 (6-8)其中表示飛灰百分率 取經(jīng)驗(yàn)值 90 表示在過量空氣系數(shù)為 下的飛灰含碳量 為爐渣百分率 ,取經(jīng)驗(yàn)值 10 為爐渣含碳量 計(jì)算如下： 其中 為爐底灰渣可燃物，為爐底排渣率 若要求(yoqi)即在過量空氣(kngq)系數(shù)為下的飛灰含碳量，我們需要(xyo)對(duì)題所給的附錄二中的爐膛出口飛灰含碳量與過量空氣系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬

18、合函數(shù)處理。6.1.4擬合飛灰含碳量與過量空氣系數(shù)的函數(shù)根據(jù)這組二維數(shù)據(jù)，即題目中所給出的爐膛出口飛灰含碳量與過量空氣系數(shù)數(shù)據(jù)，利用多項(xiàng)式擬合及最小二乘法原理，確定一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)。 通過matlab編程可擬合出：圖表 SEQ 圖表 * ARABIC 1有如下結(jié)果：p = 1.0e+003 *0.3762 -2.0244 4.0817 -3.6555 1.2318n = R: 5x5 double df: 4 normr: 0.0176由圖和擬合結(jié)果偏差為0.0176較小，對(duì)的4次擬合效果較好，得到如下函數(shù)關(guān)系式： (6-9)6.1.5求解與與過量空氣(kngq)系數(shù)的關(guān)系整合(zhn h)上述

19、所求， ，其中(qzhng) (6-10) (6-11) (6-12)利用matlab軟件畫出 , , 與過量空氣系數(shù)的函數(shù)圖象如下： 圖表 SEQ 圖表 * ARABIC 2從圖中我們可看出，與預(yù)想效果(xiogu)相同。再擬合(n h)Q與的函數(shù)，有如下(rxi)結(jié)果：p =82.8990 -444.4255 892.5631 -792.0571 267.7896s R: 5x5 double df: 496 normr: 0.0344擬合度較好，所以有Q=82.8990*a24 -444.4255*a23+ 892.5631*a22 -792.0571*a2+ 267.7896 (6-1

20、3)再利用matlab計(jì)算對(duì)的導(dǎo)數(shù)，從而求得其極值點(diǎn)，即為最優(yōu)過量空氣系數(shù)；得到： =1.1061即求得最佳過量空氣系數(shù)為1.1061。6.2問題二 模型的建立與求解要給出鍋爐效率與過量空氣系數(shù)的關(guān)系，我們知道鍋爐效率 由問題一我們已經(jīng)求得,與過量空氣系數(shù)的關(guān)系，所以現(xiàn)對(duì),進(jìn)行求解6.2.1對(duì)鍋爐散熱損失的求解鍋爐的散熱損失，其大小與鍋爐表面積的大小，表面溫度，環(huán)境條件，鍋爐容積及鍋爐負(fù)荷有關(guān)。鍋爐表面積大表面溫度高，散熱損失就大；露天布置的鍋爐比室內(nèi)的鍋爐散熱損失大；鍋爐容量增大，燃煤量與其成正比增加，但鍋爐表面的增大相對(duì)要慢些，故將隨鍋爐容量的增大而減少；其次，鍋爐在不同負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，總的

21、散熱量不大，但相對(duì)1kg燃料的散熱量卻有明顯的變化，特別，當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，散熱損失將隨之增大。散熱損失較難測(cè)量或計(jì)算出準(zhǔn)確的數(shù)值。在本題中我們用 (6-15)來表征(bio zhn),其中(qzhng)為額定( dng)機(jī)組負(fù)荷，表示實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷，而與過量空氣系數(shù)無明顯關(guān)系。所以在模型中就以代入。6.2.2對(duì)灰渣物理熱損失的求解灰渣物理熱損失指鍋爐燃料用固體燃料時(shí)，從鍋爐排出的飛灰和爐渣還具有相當(dāng)高的溫度，從而造成熱量散失。影響灰渣物理熱損失的主要因素包括燃料灰分，灰渣份額以及灰渣溫度(在計(jì)算中用排煙溫度代替)。計(jì)算，需引入爐渣比熱及飛灰比熱（其中爐渣比熱 一般取經(jīng)驗(yàn)值）飛灰比熱的計(jì)算公

22、式如下： (6-16)爐渣含碳量 計(jì)算如下： (6-17)其中 為爐底灰渣可燃物,為爐底排渣率 所以灰渣物理熱損失計(jì)算公式如下： (6-18) 其中 ： 為灰分 為單位(dnwi)煤發(fā)熱量 為飛灰百分率 計(jì)算(j sun)中取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值90為爐渣(lzh)百分率 取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值10.00為爐渣溫度 取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 800.00為爐渣比熱 一般取經(jīng)驗(yàn)值 1.11因?yàn)橛?jì)算式中含有飛灰含碳量，而其又與過量空氣系數(shù)有關(guān)，但是在數(shù)值計(jì)算中，非常小，已經(jīng)達(dá)到，所以可以不予考慮。所以只有,與有關(guān)系。 ， (6-19) 所以 (6-20)即為鍋爐效率與過量空氣系數(shù)的關(guān)系式。6.3問題三模型的建立與求解研究鍋爐的運(yùn)行參數(shù)

23、對(duì)鍋爐效率的影響，以300MW鍋爐為例進(jìn)行分析。首先由 (6-21)可知(k zh),對(duì)鍋爐效率的影響很大。根據(jù)(gnj)題中附錄一中相關(guān)數(shù)據(jù)，我們可求得各損失在熱損失中所占比例如下圖。圖表(tbio) SEQ 圖表 * ARABIC 3由上圖可知, 占損失熱的比重比,大的多，所以討論對(duì)鍋爐效率的影響更有意義。6.3.1過量空氣系數(shù)對(duì)鍋爐效率的影響過量空氣系數(shù)指實(shí)際空氣量和理論燃燒空氣量的比值。對(duì)過量空氣系數(shù)的監(jiān)測(cè)通常是通過尾部煙氣的氧量的監(jiān)測(cè)間接實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)燃燒方程可得： (6-22)一般在鍋爐尾部煙道兩側(cè)都安裝了氧量在線監(jiān)測(cè)裝置，通過監(jiān)測(cè)尾部煙道省煤器出口左右側(cè)氧量的平均值間接地監(jiān)測(cè)過量空

24、氣系數(shù)。過量空氣系數(shù)的定義為 (6-23)當(dāng)煤質(zhì)一定是，進(jìn)入鍋爐的實(shí)際空氣量與過量空氣系數(shù)成正比。一般通過改變送風(fēng)機(jī)電流來改變過量空氣系數(shù)。過量空氣系數(shù)變化范圍廣，耦合性強(qiáng)，當(dāng)過量空氣系數(shù)改變時(shí)，排煙溫度，灰渣含碳量，主汽溫，主氣壓，再熱氣溫，再熱氣壓都會(huì)變化。為了減少不完全燃燒損失(snsh)，實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)入爐膛的空氣量都大于理論空氣量，即a1。理論上過量空氣系數(shù)越大，進(jìn)入爐膛(ltng)內(nèi)的實(shí)際空氣量越大，氧量越充足。當(dāng)爐膛換熱條件不變時(shí)，燃燒條件逐漸改善，鍋爐效率逐漸升高。過量空氣系數(shù)繼續(xù)增大，進(jìn)入爐膛總風(fēng)量更大，風(fēng)速增大，縮短了煤粉在爐膛內(nèi)停留時(shí)間，煤粉可能還沒有燃盡就排除爐膛，熱損失

25、增大，鍋爐效率降低。圖表(tbio) SEQ 圖表 * ARABIC 4由第一問知道最佳過量空氣系數(shù)為,結(jié)合上圖，可得到，當(dāng)過量空氣系數(shù)大于，且越取越大時(shí)，鍋爐效率降低。6.3.2飛灰含碳量對(duì)鍋爐效率的影響飛灰含碳量時(shí)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的一個(gè)重要指標(biāo)，它是指煤粉在鍋爐中燃燒后產(chǎn)生的所有飛灰中剩余可燃物質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。（取過量空氣系數(shù)為 即最佳） 圖表(tbio) SEQ 圖表(tbio) * ARABIC 5可以看出隨著飛灰含碳量的升高，鍋爐(gul)效率不斷降低。6.3.3煙氣含氧量與鍋爐效率的關(guān)系圖表 SEQ 圖表 * ARABIC 6由上圖可知，煙氣含氧量可以取得一個(gè)最優(yōu)值，使得鍋爐效率最大。

26、6.3.4機(jī)組負(fù)荷與鍋爐(gul)效率的關(guān)系圖表(tbio) SEQ 圖表(tbio) * ARABIC 7機(jī)組負(fù)荷在一定范圍內(nèi)增加時(shí)，鍋爐效率隨機(jī)組負(fù)荷現(xiàn)增加后減少。6.3.5排煙溫度與鍋爐效率的關(guān)系在排煙溫度200C時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值約為:11% 12% , 排煙熱損失是鍋爐的主要熱損失之一排煙溫度偏高、排煙量偏大, 造成鍋爐的排煙熱損失增大。排煙溫度每增加15 20 C 排煙熱損失 增加1% 左右。排煙溫度偏高的原因: 有的鍋爐尾部沒有裝設(shè)受熱面, 煙道余熱沒有被完全利用; 大部分鍋爐沒有裝吹灰器, 安裝了吹灰器的鍋爐也不使用或吹灰器年久失修不能使用; 部分鍋爐( 尤其是小容量鍋爐) 占鍋爐總臺(tái)

27、數(shù)的三分之一, 沒有水處理裝備, 由此造成積灰、結(jié)垢, 影響傳熱能力, 使得鍋爐熱效率降低。排煙溫度是電站鍋爐運(yùn)行參數(shù)的重要參數(shù)之一。排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，排煙熱損失在所有熱損失的80%以上。排煙溫度過高會(huì)威脅到鍋爐運(yùn)行的安全性。目前電站鍋爐的排煙溫度基本控制在100-160度。隨著排煙溫度的升高，排煙熱損失增加，導(dǎo)致鍋爐效率的降低。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不足，我們考察機(jī)組不同負(fù)荷下的的排煙溫度及鍋爐效率如圖所示，由圖中可以看出隨著排煙溫度的升高，鍋爐效率將逐漸降低。排煙溫度的影響因素很多。首先，不同負(fù)荷下平均排煙溫度是不同的。煙溫的經(jīng)驗(yàn)計(jì)隨著負(fù)荷的增加，燃煤量增大，爐膛出口煙溫也隨

28、之升高。隨著爐膛出口煙溫的升高，鍋爐的排煙溫度也會(huì)隨之升高。圖表(tbio) SEQ 圖表(tbio) * ARABIC 8以上數(shù)據(jù)分析可知，影響鍋爐效率(xio l)的主要因素有：過量空氣系數(shù)，飛灰含碳量和排煙溫度。6.4 問題四模型的建立與求解探討鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行方法。根據(jù)鍋爐效率的定義建立各運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)鍋爐效率的影響模型，并計(jì)算出運(yùn)行參數(shù)的變化對(duì)鍋爐效率的影響程度，提出某些運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化措施和方法。6.4.1排煙溫度對(duì)鍋爐效率的影響當(dāng)煤質(zhì)一定，理論干煙氣量和理論干空氣量一定；當(dāng)過量空氣系數(shù)一定，基準(zhǔn)溫度一定時(shí)，只有排煙溫度影響排煙熱損失。當(dāng)排煙溫度變化時(shí)，引起的鍋爐的效率的變化量為： (

29、6-24) 其中(qzhng)，,為排煙溫度(wnd)變化量 。對(duì)于300Mv機(jī)組進(jìn)行檢測(cè)，在煤質(zhì)和其他運(yùn)行條件基本不變的條件下，計(jì)算出不同負(fù)荷下排煙溫度(wnd)升高20度對(duì)鍋爐效率影響如下：表1機(jī)組負(fù)荷（MV）298 245.3215.8192.3溫度20202020效率1.09521.08711.1346 1.1999由表1可以看出隨著負(fù)荷的增大，排煙溫度的升高多鍋爐效率的影響隨著負(fù)荷的升高先升高后降低，在負(fù)荷下對(duì)鍋爐效率的最大。6.4.2灰渣含碳量對(duì)鍋爐效率的影響灰渣含碳量是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要的參數(shù)，它是指煤粉在鍋爐中燃燒后產(chǎn)生的所有灰渣中剩余可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由于煤粉在爐膛內(nèi)停留的

30、時(shí)間很短，某些煤粉可能還沒有完全燃燒就會(huì)飄出爐膛，而某些煤粉可能從噴嘴噴出后落入冷灰斗中。因此，電站鍋爐中灰渣含碳量又包括會(huì)費(fèi)含碳量和爐渣含碳量。灰渣含碳量表明燃煤在爐內(nèi)燃盡的程度，灰渣含碳量越高，灰渣中未燃盡的炭越多，浪費(fèi)煤越嚴(yán)重，未完全損失越大。與灰渣平均含碳量有關(guān)的損失稱之為固體不完全燃燒熱損失，其定義為： (6-25)式中為灰渣平均含碳量： (6-26)其中、分別為爐渣、飛灰、沉降灰、漏煤中灰量占燃煤量的的質(zhì)量含量百分率 (6-27)、分別為爐渣、飛灰、沉降灰、漏煤中含碳量，%，沉降灰和漏煤多出現(xiàn)在工業(yè)鍋爐中，電站鍋爐認(rèn)為只含有飛灰和爐渣，則： (6-28) (6-29)灰渣含碳量變化

31、，其他參數(shù)不變，則對(duì)鍋爐效率的影響為： (6-30)對(duì)某300MV機(jī)組鍋爐進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在煤質(zhì)和其他運(yùn)行條件基本不變的條件下，計(jì)算出不同負(fù)荷下灰渣平均(pngjn)含碳量升高2%對(duì)鍋爐效率的影響表2機(jī)組負(fù)荷（MV）298 245.3215.8192.32222效率0.07380.03220.0322 0.0502由表2可以看出，隨著負(fù)荷的增大，灰渣含碳量的升高對(duì)鍋爐效率的影響。相比于排煙溫度(wnd)的變化而言，灰渣含碳量對(duì)鍋爐效率的影響較小。6.4.3 過量(guling)空氣系數(shù)變化對(duì)鍋爐效率的的影響模型過量空氣系數(shù)是鍋爐運(yùn)行中一個(gè)比較重要的參數(shù)。過量空氣系數(shù)的變化對(duì)鍋爐效率的影響很大，它的耦

32、合性很強(qiáng)，對(duì)其他參數(shù)的影響比較大，一般通過省煤器出口平均氧量來檢測(cè)。運(yùn)行氧量發(fā)生引起過量空氣系數(shù)，排煙溫度和灰渣平均含碳量的變化，導(dǎo)致鍋爐效率的改變。鍋爐效率可看作過量空氣系數(shù)，排煙溫度和灰渣平均含碳量的函數(shù)，即 (6-31)即運(yùn)行氧量的變化引起鍋爐效率的變化為： (6-32)根據(jù)電站鍋爐運(yùn)行規(guī)程可以得出過量空氣系數(shù)變化對(duì)鍋爐效率的影響為 (6-33) 式中為干煙氣的平均定壓比熱，為水蒸氣的平均定壓比熱，為空氣的絕對(duì)濕度，根據(jù)是2-12得出： (6-34)排煙溫度和灰渣含碳量對(duì)鍋爐效率的影響公式。運(yùn)行氧量（即過量空氣系數(shù)）變化使排煙溫度和灰渣含碳量發(fā)生變化，不同的鍋爐結(jié)構(gòu)和傳熱特性不同，沒有準(zhǔn)確的通用公式。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出運(yùn)行氧量的變化對(duì)排煙溫度和灰渣含碳量的變化。并利用在線監(jiān)測(cè)的數(shù)值計(jì)算出不同氧量對(duì)排煙溫度和灰渣含碳量的變化便可以得出對(duì)鍋爐效率的影響。 表3機(jī)組負(fù)荷（MV）298 245.3215.8192.30.00030.00040.00030.0003效率0.0750.07540.07490.0751七、模型(mxng)總結(jié)從上述分析(fnx)可知:(1) 從燃煤鍋爐各項(xiàng)熱損失(snsh)與鍋爐熱效率的關(guān)系來看, 所有的鍋爐熱損失都是隨著鍋爐