文档介绍：
锅炉的优化运行问题
摘要
众所周知,能源是国民经济的重要基础,是现在社会正常运转不可或缺的基本条件,它关系到生活的方方面面。世界各国都很注重能源的利用和新能源的开发。同时,随着全球能源危机的即将到来,能源优化问题的重要性就不言而喻了。锅炉是一种我们日常生活中用量能量转换设备,火力发电是我国主要的发电方式。随着时间的推移,环保节能成为中国电力工业结构调整的重要方向。锅炉的优化现如今锅炉效率依然有待于提高,解决能源的浪费,提高锅炉的运行效率,是急需要解决的问题。
然而,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。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。锅炉的优化运行问题”是通过研究最佳过量空气系数和锅炉运行主要参数。
反平衡方法计算锅炉效率,符合实际地提高锅炉运行效率,从而对电厂经济性产生积极影响更好地满足人们的生活需求。
为了解决好锅炉优化运行的问题,我们采用数学建模的形式将其尽可能的优化。
方法:神经网络分析法,导函数模型法,根据所给的数据选取一两个,通过Matlab
软件使用线性回归。进行数据的拟合与运算。求得最佳结果。
关键词:过量空气系数锅炉运行主要参数反平衡方法锅炉运行效率积极影响
问题重述
1.1背景
锅炉是火力发电厂的关键设备之一,火电厂对电力事业做出了巨大的贡献,随着经济的飞速发展,“电”成为人类生活中不可或缺的重要需求品,但资源稀缺是人类面临的共同问题,节能是我们应尽的责任,由于设备和运行的原因,锅炉的实际效率只能达到设计效率的80%左右,因此,我们不得不谈谈”锅炉运行效率“的问题。
1.2问题
(1)确定锅炉运行的最佳过量空气系数;
(2)给出锅炉效率与过量空气系数的关系;
(3)研究锅炉的运行参数对锅炉效率的影响;
(4)探讨锅炉的优化运行方法。
问题分析
对于问题(1)我们分为三个小问题进行解决
过量空气系数的定义: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。
2) 过量空气系数与热损失的函数关系:与排烟热损失的关系、与化学不(或可燃实气体未)完全燃烧热损失的关系、与机械(或固体)不完全燃烧热损,失的关系。
3) 最佳过量空气系数的确定: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。以300MW锅炉为例进行分析(锅炉参数见附录1)
表一:实验得到炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数数据
1.1
1.15
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
/%
5.90
5.10
4.75
4.6
4.55
4.50
4.45
4.43
4.50
利用表一的数据建立飞灰含碳量与过量空气系数的方程函数关系并求导,导数为0的点即为所求最小值点。
对于问题(2)利用已建立的方程将用热损失qi表示出来再带入反平衡方法计算锅炉效率的公式①
①
来求得锅炉效率与过量空气系数的关系。
对于问题(3)我们利用神经元的相关特点进行求解:
①多输入单输出特点对应多个运行参数和一个运行效率;
②单项输入特点符合锅炉运行流程;
③各不同单元之间没有直接联系正如各个运行参数之间没有直接联系。
模型假设
假设人为测量误差可以忽略;
假设散热损失和灰渣物理热损失为常数;(由于无法进行煤质和灰渣含碳量的在线分析,现在还做不到锅炉效率的在线监测)
假设过量空气系数在1.0~2.2之间;
假设在分析过量空气系数时,影响锅炉运行效率的其他因素为最佳状态。
四、定义与符号说明
根据问题分析,本文定义相关概念如下:
常量Q为与的值之和。
X: 过量空气系数
y: y为(飞灰含碳量)
五、模型的建立与求解
问题一模型的建立与求解
1区间缩减模型
由于实际供给的空气量总是要大于理论空气量,因此过量空气系数的区间下限应为1,
先将区间上限确定为3,利用过量空气系数与锅炉运行效率的关系进行检验后,得出当等于3时效率太低,没有研究的意义,如此循环地缩减区间的范围,直至将上限初步确定为2.2
2.导函数模型
问题一要求确定锅炉运行的最佳过量空气系数。通过查阅资料得知炉膛出口飞灰含碳量与排烟温度,出口处烟气中二氧化物的含量以及锅炉底部灰渣可燃物含量成正比。将附录2的数据通过EXCEL处理后拟合得到如图1的函数关系(纵坐标表示飞灰含碳量,横坐标表示过量空气系数),再将函数方程求一阶导数可以得到如图2的导函数图形,纵坐标对应为0的点即导数为0的点所对应的横坐标值即为最佳过量空气系数,由图可以直观形象地看出最佳过量空气系数为1.425
图1
图2
问题二模型的建立与求解
控制变量模型
所谓控制变量即为通过改变一个变量,保持其他无关变量不变,研究这一变量对实验结果产生的影响,进而得出有关结论。在燃料不变的情况下,适当减小过量空气系数可以提高锅炉的热效率。(1)减少过量空气系数可使排烟量减少,在排烟温度不变的情况下,使排烟热损失总量下降;(2)不同煤种对应理论空气量和烟气量也不同,因此应该控制煤的种类,具体选择参照如下表2-2。(3)控制好其它变量以后利用图3的关系可以求得过量空气系数与锅炉运行效率的关系。
图3
问题三模型的建立与求解
1.神经元模型
从神经元的特性和功能可以知道,神经元是一个多输入单输出的信息处理单元,而且,它对信息的处理是非线性的。根据神经元的特性和功能,可以把神经元抽象为一个简单的数学模型。工程上用的人工神经元模型如图3所示21.。在神经网络结构上,大量不同的神经元的轴突末梢可以到达同一个神经元的树突并形成大量突触。来源不同的突触所释放的神经递质都可以对同一个神经元的膜电位变化产生作用。我们将影响锅炉运行的各个参数比作不同的轴突末梢形成的大量突触,将锅炉运行的效率比作膜电位。从附录2中选取几个数据,得到参数与效率之间的关系。,在我们的例子中只包含二个单元,用以输出与每一组输入数据相对应的分类信息.任何一个中间层单元接受所有输入单元传来的信号,并把处理后的结果传向输出单元,供输出层再次加工,同层的神经元彼此不相联接,输入与输出单元之间也没有直接联接。这样,除了神经元的形式定义外,我们又给出了网络结构。有些文献将这样的网络称为两层前传网络,称为两层的理由是,只有中间层及输出层的单元才对信号进行处理;输入层的单元对输入数据没有任何加工,故不计算在层数之内。考虑到一个仅有输入层与输出层组成的网络系统,输入单元数目与每一种参数的测量值数目相等,输入出单元数目适当的选取、每一个输入单元与所有输出单元联接,第j个 内容来自淘豆网转载请标明出处.