2013电工杯 B题 锅炉的优化运行问题

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1、第一页答卷编号：论文题目：锅炉的优化运行问题姓名专业、班级有效联系电话参赛队员1参赛队员2参赛队员3指导教师：参赛学校：证书邮寄地址及收件人：第二页答卷编号：阅卷专家1阅卷专家2阅卷专家3专家签字锅炉的优化运行问题摘要本章对锅炉优化问题建立了4个优化模型，并给出了相应的算法 针对于问题一，通过创建最佳过量空气系数与热损失的函数关系式 ,采用线性规划与曲线拟合模型得出最佳过量空气系数即a =1.38。并根据飞灰与过量空气系数的关系 zj验证数值的正确性。针对于问题二，根据耳=q =4x 100 = 100 ( q + q + q + q + q )%gl 1 Q23456r冬=1.295e-1.

2、022x10 -3 Dj、q 二 Ay (600a hzChz +a fFf!amb Q，以及第一问所得的相关 数据。通过最小二乘曲线拟合模型，利用Mat lab软件得出飞灰含碳量与过量空气系数的 的关系并将锅炉效率与过量空气系数联系起来。针对于问题三，采用控制变量法，利用EXCEL软件对数据进行整理，根据给出的参 数表格进行先分类后分析进行讨论验证，运用人工神经网络系统模型，模拟生物神经元 的人工神经元广泛互连而成的网络，由大量的简单处理单元连接而成的自适应非线性系 统。针对于问题四，综合考虑所有影响锅炉效率的因素，结合前三问分析讨论，得知锅 炉效率主要由过量空气系数与运行参数影响，根据遗传

3、算法并结合人工神经网络系统模 型找出变量与效率的关系，利用Mat lab软件，对数据进行非线性规划，得出最优方案。本文根据各变化参数的关系作了较为准确的分析，并从不同方面全面的对问题作出 了解答，建立了一套可以实施的锅炉运行系统并整体分析了此系统的优缺点及发展方 向。关键词：过量空气系数 锅炉燃烧效率 运行参数 MATLAB 遗传算法 人工神经 网络系统1 问题的提出1.1.1 基本情况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。如何提高锅炉的效率一直是备受关 注的问题，锅炉的效率受很多因素影响。现有的电力锅炉运行系

4、统显然跟不上步伐，因 此需要改造锅炉的运行优化系统以提高效率和质量。优化系统是基于现代控制理论研究 开发的过程优化控制系统，通过引进先进的系统理念和思想，并结合国内燃煤电厂实际 情况进行了适应性改进。并且在国内多家电厂得到了实验验证，取得了很大效益。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

5、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，以 300MW 锅炉为例展开，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V k 与理论空气量V之比。过量空气系数直接影响排烟热损失q、化学不（或可燃气体未） 02 完全燃烧热损失 q 、机械（或固体）不完全燃烧热损失 q 。可见，当炉膛出口过量空34气系数增加时，q +q +q先减少后增加，有一个最小值，与此最小值对应的空气l 2 3 4 系数称为最佳过量空气系数。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。1.1.2 相关信息（见附录）

6、附录 1:锅炉运行主要参数附录2:实验得到炉膛出口飞灰含量C与过量空气系数数据fh附录3:飞灰量与过量空气系数数据关系图的MATLAB源程序附录 4:飞灰量与过量空气系数拟合曲线图的 MATLAB 源程序附录 5:负荷与排烟温度数据关系图的 MATLAB 源程序附录 6: 负荷与烟气含量数据关系图的 MATLAB 源程序附录 7: 负荷与主汽流量数据关系图的 MATLAB 源程序附录 8: 负荷与理论过量数据空气系数关系图的 MATLAB 源程序1.1.3 需解决的问题问题一：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

7、响； 问题四：探讨锅炉的优化运行方法。2 问题假设假设 1：锅炉在使用时都是在环境恒定不变的情况下进行的，并且锅炉能够正常并 持续使用；假设2：题中锅炉为300MW的四角切圆燃煤电厂锅炉；假设 3：锅炉一直使用同一种燃料且燃料性质不变；假设 4：最佳过量空气系数与飞灰量最少值对应的过量空气系数的值近似；假设 5：锅炉的输入热量恒定不变为常数，物理热损失中包含其他热损失；假设 6：操作人员能进行正确的运行调节，保持适当的过量空气系数，火焰中心位 置正确并充满整个炉膛；假设 7：除了运行参数之外的影响锅炉效率的因素忽略不计，只单一考虑运行参数 的影响；3 参数说明q ：有效利用热q ：排烟热损失q

8、 ：化学不（或可燃气体未）完全燃烧热损失3q 4：机械（或固体）不完全燃烧热损失q5 ：散热损失q ：灰渣物理热损失60:燃料特性系数A y ：灰分总量O ：烟气中氧气含量2Dj :额定蒸汽量zr0 :排烟温度pyRO :烟气中二氧化碳、二氧化硫的含量2t :环境温度ambCO : 烟气中一氧化碳的含量a ：炉膛出口过量空气系数l :最佳过量空气系数zjQ ：锅炉的输入热量r :灰渣占燃料总灰量的份额fhC ：灰渣含量fha :飞灰占燃料总灰量的份额fhC : 飞灰含量fhm : 计算系数，随燃料而异，见表 1n ：计算系数，随燃料而异，见表 1耳：锅炉效率gl4 问题一的解答4.1.1 问题

9、一的分析在假设1和假设2的前提下，由图1可以看出过量空气系数与q + q + q密切相关, 234因此要得出最佳过量空气系数就是求q +q +q的曲线函数式，即q +q +q关于最佳2 3 4 2 3 4过量空气系数a的函数关系式。函数导数为零时，函数取最小值，此时对应的a值即 zjl为最佳过量空气系数a 。zj图 1 过量空气系数与热损失的关系曲线4.1.2 建立线性规划与曲线拟合模型与求解 根据问题分析及假设，建立模型如下:(I) 创与固体不完全燃烧损失q的关系，根据公式有：l432886Ava C a C(1)(2)(3)q ( hz hz + fh fh )4 Q100 - C100

10、- Crhzfh(II) a与化学不完全燃烧损失q的关系，根据经验公式有:l3q 3.2a CO%3lCO 21-(1 + 卩)RO -OCO 22(0.605+ 卩)化学不完全燃烧损失q较其他热损失小，但是对热效率也是有一定影响的，从式(2) 3可看出q与a和CO%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，CO% 3l的量是很小的认为不变，故而可认为q与a也成线性关系。3l(III) a和排烟热损失q的关系，根据经验公式有： l2q 0 tq (m+na?(l _ ) py 泌2/八 100100表 1 m 和 n 值燃料种类木柴W 沁 40%ar泥煤W 沁 45%ar褐War

11、Aar煤沁20%沁30%烟煤Vr 沁 30% 45%无 烟 煤重油 (机 械雾 化)m1.41.70.60.40.20.5n3.83.93.63.553.653.45联立(1)(2)(3)式得到a函数关系式zj1a =zj 13 76O 0.5 x CO1 3.762100 - (RO +O +CO)22代入数据得 =1.32根据附录2的数据使用MATLAB软件绘出飞灰量与过量空气系数的数据关系如图，飞灰含量最少值对应最佳过量空气系数a的值范围为1.41-1.45zj图2 飞灰量与过量空气系数的数据关系图两值近似相等，因此假设三成立，对于两值取平均数最终得出最佳过量空气系数的 值为1.38。5

12、 问题二的解答5.1.1 问题二的分析按照中华人民共和国国家标准的电站性能试验规程（GB PTC），电厂锅炉采用反平 衡计算锅炉效率，即：耳=q = i x 100 = 100 （ q + q + q + q + q ）%（5）gl 1 Q 2 3 4 5 6r在第一问中已经得到了 aZj与q2 + q3 + q4的关系，因此只要求出q5和q6的函数关系 式即可。飞灰量与过量空气系数的关系也会为本题提供一定解题的思路5.1.2 建立最小二乘曲线拟合模型与求解（D散热损失的大小主要决定于锅炉散热表面积的大小、表面温度及周围空气温度 等因素，它与水冷壁和炉墙的结构、保温层的性能和厚度有关。由于锅炉

13、的散热损失要通过试验实测是相当困难的，所以通常是根据大量的经验数 据而得，它直接与锅炉额定蒸发量有关。锅炉容量越大，燃料消耗量也大致成比例增加。 但是锅炉外表面面积不随锅炉容量增加而成正比增加，所以散热损失实际上是随锅炉容 量增大而降低。根据大量数据得到额定蒸发系数与散热损失的函数关系式为：(6)q = 1.295e-1.022x10 -3 Dj5zr(II) 燃用固体燃料时，由于从锅炉中排出的灰渣有较高的温度(约600C800C)而 造成一定的热损失。q6 (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 物理显热占输入热量的百分数， 其大小决定于燃料的灰份、 燃料的发热量和排渣方

14、式 等。本次机组锅炉效率计算中取灰渣温度为600 C，飞灰温度取为排烟温度。q 二 Ay (600a C +a Ct )/Q(7)6hz hz fh fh amb r (7)(III) 根据(4)可知，锅炉效率等于1减各散热损失之和。综合分析五个散热损失， 适当降低炉内过量空气系数可以减少排烟体积从而减少排烟热损失；满足假设 5 成立， 则机械不完全燃烧损失就能减小；同时做好锅炉的清洁工作。用 MATLAB 软件拟合出飞灰量与过量空气系数的函数关系式为C 二 16a2 - 46a+ 36fh l l函数曲线如下图所示：图 3 飞灰量与过量空气系数拟合(红线)曲线图联立(1)(2)(3)(4)(

15、5)(6)(7)(8)得出锅炉效率与过量空气系数的关系式耳 =q = i x 100 = 100 ( q + q + q + q + q )%gl 1 Q2345r二 Ca2 + C a+ C(C、C、C g R)耳gi随着a :的增加先增大1 l 2 l 3123a与n满足一元二次方程，是一个开口朝下的抛物线，lgl后减小，在最佳过量空气系数处效率达到最大。6 问题三的解答6.1.1 问题三的分析 锅炉效率受很多因素影响，现讨论运行参数对于效率的影响，因此要用控制变量法单一考虑运行参数的影响。运行参数有很多，因此可以采用分类法来测验其对效率的影 响，将运行参数分为运行氧量、负荷、煤粉细度、蒸

16、汽温度四个方面，分别对其检测验 证对效率的影响。6.1.2 建立生物神经元的人工神经网络模型与求解(I) 运行氧量对效率的影响 根据前面关系式(1)(3)可知，氧量是锅炉运行调整中的重要参数，若氧量过大，多 余的空气加热后被排入大气而带走热量，造成排烟热量的增加；反之，氧量过小，燃烧 的空气量不足，燃烧就会不完全，导致机械不完全燃烧热损失增加。选取安徽某电厂300MW机组50%-100%负荷的运行参数的实时数据作为模型的输入, 建立网络模型两项损失之和q24模型的输出值与实际值比较关系如图4所示，因此定量 分析氧量对锅炉效率的影响对锅炉运行中氧量的调整有着重要意义。6五_20_30_S060_

17、7U_90W0图4两项损失之和q 模型的输出值与实际值比较在两项损失之和q网络模型的基础上，定量分析锅炉运行氧量变化对锅炉效率的 影响。由单因素耗差分析原理可知，保持其他参数不变，单独变化运行氧量的值，可以 得到运行氧量对锅炉效率的影响。本文以负荷300MW时的某工况为例，定量分析运行氧 量对锅炉效率的影响，具体影响如图 5 所示。图5某300MW工况时运行氧量与q的关系24 对前面的(1)(3)式进行求偏导得Aq 二臬 A9 + 丝 E2 50py Qa1pylAq AC + -Qq4 Aa4 QCf daifhl则由过量空气系数引起锅炉效率变化的关系式为列 Qq2 Aa + 4 Aao2

18、da1 da1ll再由氧量与过量空气系数的关系计算出运行氧量对于锅炉效率的影响。(II) 负荷对效率的影响表2 氧量对锅炉效率的影响负荷 /MW210260300工况2413109121116141315O %23.34.65.37.83.75.36.26.93.64.85.36.1q / %25.836.396.777.656.47.317.918.156.417.117.67.91q / %45.734.933.923.597.764.133.973.447.514.864.484.77/%87.6287.8788. 5187.7985.1387.8587.4387.785.4387.45

19、87.3386.72从表2中还可以看出:在相同的运行参数下，在运行氧量都为5.3时，不同负荷下 锅炉效率不同。随着负荷的升高，效率下降。额定负荷的效率比低负荷时低。造成该炉 低负荷效率高的原因之一是随着负荷的降低，虽然此时炉温降低，但煤粉气流在炉内的 停留时间增加；其二是该炉采用滑压运行方式，随着负荷的降低，在相同运行氧量下，仍可保证蒸汽温度参数，因而使排烟损失q 2下降；其三，该炉燃烧器改造后，低负荷稳 燃性能好，炉内温度水平变化不大。高负荷时效率低，说明炉膛高度与燃用煤种的燃尽特性不匹配，使机械不完全燃烧损失q 4难以达到设计值15%。试验时q 4最小为3.44%,正常运行时q 4 一般为

20、4%一6%，这是造成高负荷低效率的主要原因。(III) 煤粉细度对效率的影响目前，煤粉粗是各电厂存在的较普遍的问题，锅炉大多燃用贫煤和无烟煤，采用四 角切圆燃烧，由于这种燃烧方式的特点，当煤粉颗粒较大时，煤粉在离开燃烧器区时很 难及时着火，使火焰中心上移，难以实现完全燃烧，加上后期混合较差时，飞灰含碳量 增加。煤粉气流四角喷人后形成强烈的旋转气流，大颗粒的炭粒甩向炉膛的四壁，靠近 水冷壁，使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛，发生高温腐蚀的机会大大增加。燃烧灰 熔点低的煤种时，还可能出现结焦现象。由于煤粉粗大大推迟了着火和燃尽，试验表明， 随煤粉细度的增加，炉膛火焰中心明显上移，这就使得炉膛出口烟

21、温升高，烟温偏差增 大，出现爆管现象。对于发电厂煤粉锅炉来讲，煤粉细度不但对运行经济性影响较大，而且对锅炉安全 运行也是重要的影响因素，特别是燃用贫煤和无烟煤的锅炉，煤粉 细度的影响更为 重 要。由于煤粉变粗所引起的危害是很大的，会发生锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、再热器 超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效率低等一系列问题，然而这一重要因素却往往 得不到重视。(IV) 蒸汽温度对效率的影响蒸汽温度升高从经济性角度来看对机组是有利的，它不仅提高了循环热效率，而且 减少了汽轮机的排汽湿度。但从安全角度来看，主蒸汽温度的上升会引起金属材料性能 恶化缩短某些部件的使用寿命，如主汽阀、调节阀、轴封、法兰、

22、螺栓以及高压管道等。 对于超高参数机组，即使主蒸汽温度上升不多也可能引起金属急剧的蠕变，使许用应力 大幅度的降低。因此绝大多数情况下不允许升高初温运行的。蒸汽温度降低，在机组额定负荷下主蒸汽温度下降将会引起蒸汽流量增大，各监视 段压力上升。此时调节级是安全的，但是非调节级尤其是最末几级焓降和主蒸汽流量同 时增大将产生过负荷，是比较危险的。同时，蒸汽温度下降会引起末几级叶片湿度的增 加，增大了湿汽损失，同时也加剧了末几级叶片的冲蚀作用，直接威胁倒汽轮机的安全 运行。因此，在主蒸汽温度降低的同时应降低压力，是汽轮机热力过程线尽量与设计工 况下的热力过程线重合，以提高机组排汽干度。因此机组的功率限制

23、较大，必要时应申 请减负荷运行。7 问题四的解答7.1.1 问题四的分析综合考虑影响锅炉效率的因素并结合前三问得到的结论，采用分析法和定量计算法 从蒸汽温度、过量空气系数、煤粉细度及负荷四个方面推出能够有效提高锅炉效率的运 行方法，制定出一套可以实现的锅炉优化运行系统。7.1.2 建遗传算法并结合人工神经网络系统模型与求解一、改变蒸汽温度(I) 锅炉负荷的影响：锅炉运行中负荷变化，蒸汽温度也随之变化，对不同形式的 过再热器，其气温随锅炉负荷变化的特性也不相同。(II) 炉膛火焰中心温度的影响：炉膛火焰中心温度升高时，炉膛辐射传热减小，并 使炉膛出口烟气温度上升，因而使气温上升。相反，当火焰中心

24、降低时，将使气温下降。(III) 受热面清洁度的影响：水冷壁结渣，将引起过热蒸汽温度升高，而过热器本 身结渣，严重积灰，将使蒸汽温度降低。(IV) 减温水量的影响：在给水系统压力增高时，虽然减温水调节阀的开度不变但这 时减温水量增加了，气温因而降低。喷水减温器若发生泄漏，也会在并未操作减温水调 节阀的情况下，使减温水量增大，气温降低。(V) 给水温度的影响：提高给水温度，将使过热气温下降。这是因为产生每公斤蒸 气所需的燃料量减少，流过再热器的烟气量也减少了。在汽机运行中是否投入高压给水 加热器会使给水温度相差很大这对过再热气温有明显影响。(VI) 主蒸汽压力变化的影响：主蒸汽压力的变化将直接影

25、响气泡饱和蒸汽温度。从 气泡出来的饱和蒸汽温度总有少量的水分工况下，饱和蒸汽的温度一般变化很小。但当 运行工况变动或锅炉负荷突然增大，将会使饱和蒸汽的温度一般变化很小。但当运行工 况变动或锅炉负荷突然增大，将会使饱和蒸汽的带水量大大增加。由于增加的水分在过 热器中汽化要多吸收热量，在燃烧工况不便的情况下，用于使干饱和蒸汽过热的热量相 对减少，因而将使过热蒸汽气温下降。二、改变过量空气系数(I) 排烟损失q 2的变化：降低炉内过量空气系数，可以减少排烟容积，从而减少排烟 热损失。但是过量空气系数过低，又会增大q3、q4的损失，所以合理的过量空气系数应按 q 2 + q3 + q 4最小值的原则来

26、选择，即第一问中的最佳过量空气系数蔦的值。在运行过 程中，漏风会使排烟容积增大，并使漏风处以后所有受热面传热减弱，从而增加排烟热损 失。(II) 化学不(或可燃气体未)完全燃烧热损失q3的变化：过量空气系数过小，将使燃料燃烧因氧气不足而增大q3，但过量空气系数过大又会降低炉膛温度，使q3的值增 大。在运行过程中保持适当过量空气系数和较高的炉内温度以及稳定的负荷，并组织好炉内空气动力工况,使燃料充分燃烧,从而减少化学不（或可燃气体未）完全燃烧热损失 q3的值。三、改变煤粉细度（D机械（或固体）不完全燃烧热损失q4的变化：对于室燃炉，由于飞灰占燃料的总灰分的份额较大，飞灰不完全燃烧热损失就会占很大

27、比重；对于旋风炉，飞灰不完全燃 烧热损失较小。燃料中灰分越少，挥发分越多，煤粉越细则q4越小；同时,要为锅炉运行 提供充足的条件，保持适当的过量空气系数，则q4就少。（II）灰渣物理热损失q6的变化:如果煤粉过粗，则会使燃料燃烧不充分，从而增加了 炉渣的量，q6的值也就增大；如果煤粉过细，则灰分就会充分燃烧，从而减少q6的值。四、改变锅炉运行的负荷 锅炉容量越大， 水冷壁和炉墙结构严密紧凑， 保温良好， 负荷适当则会使散热损失减 少从而提高效率。负荷与其他参数关系如下图所示：负荷/MW图 6 负荷与排烟温度关系180 200220240260280负荷/MW300图 7 负荷与烟气含量关系口緊

28、睡f阳WH怨S图 8 负荷与主汽流图 9 负荷与理论过量空气系数关系锅炉的热效率受到多种热损失的影响，但比较而言，以机械不完全燃烧损失q4受锅炉燃烧状况影响最为复杂，飞灰含碳量受锅炉煤种和运行参数影响很大，相互关系很难以常规的计算公式表达，因此采用了人工神经网络对锅炉的飞灰含碳量特性进行了建 模，并利用实炉测试试验数据对模型进行了校验。结果表明，人工神经网络能很好反映 大型电厂锅炉各运行参数与飞灰含碳量特性之间的关系。根据遗传算法的要求，确定锅炉热效率为遗传算法的目标函数，用式（ 4）计算。 对该 300MW 锅炉，利用 DCS 与厂内 MIS 网的接口按每 6s 下载各运行参数，包括排烟氧

29、量、排烟温度、锅炉负荷、各二次风挡板开度、燃尽风挡板开度、燃料风挡板开度、各 磨煤机给煤量、炉膛与风箱差压、一次风总风压、燃烧器摆角等（见表 3）。表 3 某实际运行工况负荷 Af/hlXV环境温度皿匸ABBC二次凤门开度k2!%磨煤机給煤量&CDDEEFABCDE100 100100100 10026.626.5026.527氧塑O/%燃料凤燃尽凤开度孙崛升度Jto临凤轲炉膛 压差AfZkPa煤种持性燃烧器一次凤总排烟压fAPa温度丁尸也A/ar/%瞌丿（川劝3.5151003890.8252117.510.02375041,875S.57121.4考虑对锅炉的排烟氧量和各二次风门开度及燃尽

30、风门开度进行寻优，其余参数维持 该工况，利用软件寻优，遗传算法选择的参数种群规模为50，交换概率为0.8，突变概 率为0.15，迭代次数500次，可调参数7个，计算获得优化后的各风门开度、氧量及锅炉 效率和飞灰含碳量值，优化后的各值如表4所示。表 4 遗传计算获得优化结果优化参数AB层开度此嗣/%BC层 开度疋EQD层 开度屁DE层 开度片DEEF层开度疋gp/%OF A层 开度OFA省煤器后 氧斎6/%锅炉效率/%飞灰含碳量 wf/%优化范围 优化结呆70-10070 8470-10070.2770-10098.4170-10099.3170-10070.547410095.652.0-3.

31、52.093.531.52锅炉飞灰含碳量可由飞灰含碳量监测仪在线监测或人工取样分析，燃用煤种由人工 输入。这样锅炉的各项损失即可在线获得，并进而计算出各运行工况下的锅炉实时热效 率。将排烟氧量和煤种特性等影响锅炉排烟热损失q2的参数按热效率计算，标准化为计 算公式代入式（4）而影响q4的各参数采用人工神经网络模型代入式（4）其中炉渣含碳量 对热效率影响由人工测试后输入。具体计算公式可参见锅炉热效率计算标准。图10示出了不同迭代次数下的遗传算法计算得到的飞灰含碳量值和锅炉热效率，图 中曲线1表示锅炉效率，曲线2表示省煤器后氧量,曲线3表示飞灰含碳量,可见遗传算法 的收敛速度很快。迭代次数图10

32、遗传算法的寻优过程图3对采用不同的遗传算法计算参数进行了比较,其中曲线1采用了交换概率为0.8, 突变概率为0.15的计算参数；曲线2采用了交换概率为0.8，突变概率为0.3 的计算参数； 曲线3采用了交换概率为0.2，突变概率为0.1的计算参数。计算表明这几种参数下寻优 过程均能成功收敛，但以曲线3为最佳，说明交换概率和突变概率的选取存在最佳值。 增加迭代次数和种群规模，最终结果基本无变化，证明目前的迭代次数和种群规模已基 本满足要求。图 11 遗传算法不同计算参数比较由以上步骤建立了锅炉热效率和锅炉各运行参数及煤种的函数关系，即锅炉热效率 作为因变量，而锅炉的各操作参数和煤质特性作为自变量

33、，这样就可以利用遗传算法进 行寻优计算，获得最佳的锅炉运行条件，实现锅炉热效率的最大化。8 模型优缺点分析与改进方向8.1.1 模型的优点(1)通过利用数学软件 MATLAB 和控制变量法，严格的对模型求解，具有科学性和说 服力；(2) 本文较为系统的分析并计算了影响效率的因素，设置了目标函数，考虑了因素 之间的相互关系和影响，准确的判断出方案的合理性；(3) 适用范围广，由于本文考虑了各因素之间的关系，避免了判断时的片面性；(4) 建模的方法和思想较为简单实用，易于推广到其他领域；(5) 用反平衡法求得锅炉的效率可以具体的研究和分析影响锅炉热效率的种种因 素，以寻求提高热效率的途径；(6)

34、文中结合遗传算法和人工神经网络技术，对某台300MW四角切圆燃煤电厂锅炉 热效率的优化进行了研究，为大型电厂锅炉通过燃烧调整提高锅炉效率提供有效手段。8.1.2 模型的缺陷(1) 由于锅炉燃煤的多变性，针对某一煤种进行调整试验获得的最佳操作工况可能 与目前燃用煤种的所需的最佳工况偏离；(2) 由于调试试验进行的工况有限，试验获得的最佳工况可能并非全局最优值，即 可能存在比试验最佳值更好的运行工况。8.1.3 模型的改进方向选用的遗传算法和人工网络模型来解决最终的运行优化系统，在一定程度上会存在 偏差，而且数据量有限，很多都是假设的量。锅炉的控制系统DCS控制逻辑与控制方法 过于简单，无法实现锅

35、炉系统的整体协调控制，锅炉运行过程中主要依靠DCS中的保护 系统。本文在建模过程中忽略掉了环境的影响，是一种较为理想化的模型，与实际应用中 会存在一定偏差，因此还需综合考虑环境对锅炉运行可能产生的影响；调试实验进行的 工况有限，数值可能不是最佳数值，还需进行大量的数据计算和分析才能到更加准确的 数值。因此，锅炉热效率系统还有很大的挖掘空间。参考文献1 李伟. 高等数学. 高等教育出版社， 2011.072 吴味隆. 锅炉及锅炉房设备(第四版). 中国建筑工业出版社， 20063 于临秸. 锅炉运行(第二版). 中国电力出版社， 2005.064 李永华，陈鸿伟，孟凡军.300MW锅炉优化燃烧调

36、整试验研究.中国电机工程 学报， 20045 吴海，姬张蕾，徐治皋. 锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析. 锅炉技术 2009.116 黄新元. 电站锅炉运行与燃料调整. 北京: 中国电力出版社， 2007.027 扬恒，孙利军. 锅炉减温水控制方案. 热点技术， 20038 王桂斌，刘浩. 锅炉控制系统的设计. 煤矿现代化， 20059 周 昊，朱洪波，曾庭华，廖宏楷，岑可法. 基于遗传算法的燃煤锅炉热效率优化. 中国电机工程学报， 2002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Cy%62.61%氢含量Hy%3.62%硫含量Sy%1.08%氧含量Oy%7.

37、21%氮含量Ny%0.68%无机物水分Wy%10.10%灰分Ay%14.70%应用基咼位发热 量QygKJ/kg25020机组负荷MW298245.3215.8192.3烟气含氧量O2%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0pyc实测数据平均 值137.76134.08126.21123.15过热蒸汽压力pgrMPa16.9过热蒸汽温度tgrc541给水温度tgsc279试验期间平均耗 量BKg/h实测数据平均 值129357过热蒸汽量DiKg/h实测数据平均 值1074705过热蒸汽压力（绝 对压力）

38、PiMpa实测数据平均 值16.3过热蒸汽温度tic实测数据平均 值539.3再热蒸汽入口压 力（绝对压力）f p “2Mpa实测数据平均 值3.9再热蒸汽入口温 度t，2c实测数据平均 值338.5再热蒸汽入口流 量D，2Kg/h实测数据平均 值891191再热蒸汽出口压 力（绝对压力）ffP 2Mpa实测数据平均 值3.7再热蒸汽出口温 度t 2c实测数据平均 值538.7再热蒸汽出口流 量D2Kg/h实测数据平均 值928475再热蒸汽减温水 压力（绝对压力）pjzrMpa实测数据平均 值7.7再热蒸汽减温水 温度tjzrc实测数据平均 值169.4再热蒸汽减温水 流量DjzrKg/h=

39、928475-89119137284锅炉给水压力（绝 对压力）PgsMpa实测数据平均 值18.4锅炉给水温度tgsc实测数据平均 值276.4给水流量DgsKg/h实测数据平均 值1074785炉底灰渣可燃物Chz%取样分析值2炉底排渣率ahz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RO2%烟气分析数据 平均值13.05环境温度tambc实测数据平均 值20附录2：实验得到炉膛出口飞灰含量C与过量空气系数数据fha1.11.151.21.251.31.351.41.451.5C /% fh5.905.104.754.64.554.504.454.434.50附录3：飞

40、灰量与过量空气系数数据关系图的MATLAB源程序x=1.1:0.05:1.5;y= 5.90 5.10 4.75 4.6 4.55 4.50 4.45 4.43 4.50; xi=1.1:0.000001:1.5;yi=interp1(x,y,xi, spline); plot(x,y,o ,xi,yi)附录 4：飞灰量与过量空气系数拟合曲线图的 MATLAB 源程序x= 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5;y=5.90 5.10 4.75 4.6 4.55 4.50 4.45 4.43 4.50; n=2;p=polyfit(x,y,n)p = 1

41、6.7143 -46.2271 36.3229 xi=linspace(1.1,1.5,1000);z=polyval(p,xi); plot(x,y,o,x,y,xi,.)附录5:负荷与排烟温度数据关系图的MATLAB源程序x=298 245.3 215.8 192.3;y=137.76 134.08 126.21 123.15; plot(x,y,*-)xlabel(负荷/MW)ylabel(排烟温度/C)附录6:负荷与烟气含量数据关系图的MATLAB源程序x=298 245.3 215.8 192.3;y=5.215.085.886.84;plot(x,y,*-) xlabel(负荷/MW) ylabel(烟气含氧量/%)附录7:负荷与主汽流量数据关系图的MATLAB源程序x=298 245.3 215.8 192.3;y=845.2681.6599.3547.8;plot(x,y,*-)xlabel(负荷/MW)ylabel(主汽流量/(t/h)附录8:负荷与理论过量数据空气系数关系图的MATLAB源程序x=298 245.3 215.8 192.3;y=1.24811.23221.33671.4650;plot(x,y,*-)xlabel(负荷/MW)ylabel(理论过量空气系数a )