【最新】甘南州贵阳电工培训学校_2013年全国大学生电工杯数学建模竞赛一等奖论文(B题)(2)
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甘南州贵阳电工培训学校_2013年全国大学生电工杯数学建模竞赛一等奖论文(B题)(2)内容：
年代以后，中国火电厂的燃料主要是煤。1987年，火电厂发电量的87%是煤电，其余13%是烧油或其他燃料发出的。有烟煤资源或依赖进口煤的国家，其火电厂主要燃用烟煤，因其热值高、易燃。其他煤种占较大比重的国家，有用褐煤（德国、澳大利亚）、无烟煤（前苏联、西班牙、朝鲜等）的；中国燃用煤一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10%以下。
据此，取m?0.4,n?3.55。故排烟热损失q2的经验公式计算公式为：
(0.4?3.55?)(?py?tamb)
%q2?
100
又从附录1知当机组负荷为298MW时，?py，tamb分别为分别为137.76℃和20℃。所以，代入数值后上式进一步简化为：
47.104?418.048?q2?
100
5.1.3化学不完全燃烧热损失q3的计算
%
（1-2b）
化学不完全燃烧热损失是由于烟气中残留有诸如CO，H2，CH4等可燃气体成分而未释放出燃烧热就随烟气排出所造成的热损失。
气体不完全燃烧产物为CO，H2，CH4等可燃气体，则其热损失应为烟气中各可燃气体体积与它们的体积发热量乘积的总和。
题中说明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。所以，化学不完全燃烧热损失与过量空气系数没有直接关系，故可以假设化学不完全燃烧热损失q3为一常数，即：
q3?K（1-3）5.1.4机械不完全燃烧热损失q4的计算
机械不完全燃烧热损失是由于进入炉膛的燃料中，有一部分没有参与燃烧或未燃尽
而被排出炉外引起的热损失。论其实质，是包含在灰渣（包括灰渣、漏煤、烟道灰、飞灰以及溢流灰、冷灰渣等）中的未燃尽的碳造成的热量的损失。对层燃炉而言，主要由灰渣、漏煤、和飞灰三项组成。
在实际中因为漏煤的含量相对较少所以
hz失Q4、Q4fh分别为
hz
Q4?Qhz
ChzGhz
100B
4
kJ/kg（1-4）
100B
通常灰渣和飞灰中的可燃物质被认为是固定碳，根据相关文献[3]取其发热量为32866kJ/kg，因此总的固体不完全燃烧热损失可按下式计算[3]：
32866hzkJ/kg（1-6）Q4?Q4?Q4fh?(GhzChz?GlmClm)100B
Qhz（1-7）q4?4?100?q4?q4fh%Qr
在热平衡试验中，飞灰量难以直接准确地测出，因为有一部分飞灰会沉积在受热面和烟道内，有一部分飞灰会经烟囱飞出。因此飞灰量一般是通过灰平衡法求得。所谓灰平衡，就是进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣及飞灰中的灰量之和，即
100?Cfh100?ChzBAy
（1-8）?Ghz?Gfh100100100
100将上式两边分别乘以，则变为yBAG(100?Chz)Gfh(100?Cfh)（1-9）1?hz?yyBABA
将右边两项分别以ahz及afh表示，则：
1?ahz?afh
ahz?
afh?
故:（1-10）式中ahz、afh——分别表示灰渣及飞灰中灰量占燃料总灰量的份额，即Q4fh?QfhCfhGfhkJ/kg（1-5）Ghz(100?Chz)BAyGfh(100?Cfh)BAy（1-11）（1-12）
ahzBAy
Ghz?100?Chz
Gfh?afhBAy
100?Cfh（1-13）（1-14）
将式（1-12）和（1-13）带入（1-6）和（1-7）中，则
afhCfh32866AyahzChzkJ/kgQ4?(?100100?Chz100?Cfh（1-15）
（1-16）aC32866AyahzChzq4?(?fhfh)Qr100?Chz100?Cfh%
分析上式可知，式中有四个未知量Cfh、Qr、ahz、afh，其中Cfh与过量空气系数?具有相关关系，其关联式可以通过拟合附录2中的数据得到。所以，想要得到q4关于过量空气系数?的关系式，首先得求解出上述四个未知量。
5.1.4.1求解灰渣占燃料总灰分的份额Cfh
利用MATLAB拟合工具箱（CFtool）求出飞灰含碳量Cfh与过量空气系数?的关系。拟合图像如图1所示：
5
炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数拟合图
炉膛出口飞灰含碳量1.11.151.21.251.31.35
过量空气系数1.41.451.5
图1飞灰含碳量Cfh与过量空气系数拟合图
拟合得到Cfh与?的呈二次关系，其关系式为：
Cfh?16.71?2?46.23??36.32（1-17）
且上式的相关系数R2=0.9254，故拟合效果尚佳。
5.1.4.2求解灰渣、飞灰分别占燃料总灰分的份额ahz、afh
根据灰渣的定义得：
ahz?
y?hzAy（1-18）式中：A——灰分，%；
?hz——炉底排渣率，%；
ahz——灰渣占燃料总灰分的份额，%。
从附录1中得Ay=14.7%，?hz=0.1，故代入式(1-18)得：ahz?68%，则由式（1-10）得：
afh=1-68%=32%。
5.1.4.3求解锅炉输入热量Qr
锅炉输入热量Qr是从锅炉范围以外输入锅炉的热量，不包括锅炉范围内循环的热量，通常有如下几项：
rQr?Qd?ir?Qwr?Qzq
r式中:Qd——应用基燃料的低位发热量，kJ/kg；ir——燃料物理显热，kJ/kg；
Qwr——外来热源加热空气时带入的热量，kJ/kg；
6
Qzq——雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ/kg。
鉴于实际中qir?Qwr?Qzq三项数值和较小，相对于Qr几乎可以可忽略不计。故本
r文中将应用基燃料的低位发热量Qd等同于锅炉输入热量Qr。
通过查阅相关文献[7]得到应用基燃料的高位发热量和低位发热量的关系如下：
(1-19)Qgy?Qdy?2512(9Hy?Wy)
其中：Qgy——应用基燃料的高位发热量；
r——应用基燃料的低位发热量；Qd
Hy——应用基燃料中氢的质量百分数；
Wy——应用基燃料中无机水的质量百分数
从附录1中得Qgy=25020KJ/kg，Hy=3.62%，Wy=10.1%，故代入式(1-19)得：
r=23948KJ/kg，即锅炉输入热量Qr=23948KJ/kg。Qd
5.1.4.4求解机械不完全燃烧热损失q4
y从附录1中已知：A?14.7%，并将上述4个求解的数值带入公式（1-16）Chz?2%，
中得到：32866*14.7?0.68*20.32*(16.71?2?46.32??36.32)?q4????23948?100?2100?(16.71?2?46.32??36.32)?
%
进一步化简得：
107.853?2?298.3869??234.4238q4?0.28??16.71?2?46.23??63.68%（1-20）
5.1.5确定锅炉运行的最佳过量空气系数
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