第七届电工杯B题.doc
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B题：
锅炉的优化运行问题
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。
按照中华人民共和国国家标准的电站性能试验规程（GBPTC），电厂锅炉采用反平衡计算锅炉效率，即：
，％
（1）
式中分别表示有效利用热、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、散热损失和灰渣物理热损失。
促进锅炉节能降耗的重要手段之一是对锅炉机组热力系统进行在线监测与分析，进而优化其运行参数。
锅炉的运行是一个涉及化学反应、传热传质的复杂过程，影响参数众多，主要包括煤质参数、运行参数、设备状况和运行环境等。
目前，在国内常常利用在线监测数据进行偏差（或耗差）分析，来提高锅炉运行的经济性。
但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，这给锅炉的运行优化带来很大困难。
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。
以300MW锅炉为例进行分析（锅炉参数见附录1）。
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。
附录2给出了实测飞灰含碳量与过量空气系数的关系。
图1过量空气系数与热损失的关系曲线
请对以下问题进行研究：
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。
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/kg
25020
机组负荷
MW
298
245.3
215.8
192.3
237.85
烟气含氧量
%
实测数据平均值
5.21
5.08
5.88
6.84
5.75
主汽流量
D
t/h
实测数据平均值
845.2
681.6
599.3
547.8
668.48
排烟温度
℃
实测数据平均值
137.76
134.08
126.21
123.15
130.3
过热蒸汽压力
MPa
16.9
过热蒸汽温度
℃
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
再热蒸汽减温水流量
Kg/h
=928475-891191
37284
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
1.1
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
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