2021 年第一届长三角高校数学建模竞赛题目
（请先阅读“长三角高校数学建模竞赛论文格式规范”）
B 题 锅炉水冷壁温度曲线
在燃煤发电过程中，锅炉是一种重要的热能动力设备。它通过在炉膛中燃烧
煤粉释放热量，将水加热成一定温度（或压力）的蒸汽，蒸汽再推动汽轮机旋转
并驱动发电机发电。锅炉的主要受热部分是水冷壁，通常由数排钢管组成，分布
于锅炉炉膛的四周，其内部为流动的水，用于吸收炉膛中高温燃烧产生的辐射热
量，水受热蒸发产生高压蒸汽。水冷壁的结构如图 1 所示。本题旨在通过数学模
型对水冷壁温度曲线进行分析。
图 1 锅炉水冷壁截面示意图
在实际生产过程中，希望水冷壁的温度变化尽可能平稳，同时为保证安全，
水冷壁温度不宜过高，否则有烧坏的风险。按照实际经验，操作人员给出的水冷
壁温度超温报警线为 445℃。影响水冷壁温度的因素有很多，包括锅炉负荷、蒸
汽温度、蒸汽压力、燃料量、水煤比等。本题中给出了 10 个具有代表性水冷壁
管道的温度值，采样频率为 15s，共 5000 组数据，具体见附件 1；同时给出了影
响水冷壁温度的 153 个输入变量的 5000 组数据，其中包括 111 个操作变量和 42
个状态变量（注 1），具体见附件 2。请利用这些信息和数据，建立数学模型解
决以下问题。
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