多元优化动力配煤技术

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1、多元优化动力配煤技术 多元优化动力配煤技术多元优化动力配煤技术多元优化动力配煤技术 目前煤炭在实际使用中存在着下列问题：目前煤炭在实际使用中存在着下列问题：煤炭热能利用率低。工业锅炉效率仅为60%-65%。主要原因是由于燃煤来源渠道多、煤种杂、质量不稳定，偏离锅炉等燃烧设备的设计煤种造成煤炭燃用设备安全性、可靠性低。据统计，由于锅炉着火、燃烧、结渣、磨损及腐蚀等问题引起的锅炉事故占总事故的40%以上燃煤污染物排放严重。煤炭燃烧时产生SO2、NOx、烟尘及其它有害物质。包括工业炉窑SO2、烟尘排放量分别为1947万吨和1832万吨，占当年全国总排放量的80%和74%。成为主要的大气污染源 多元优

2、化动力配煤技术催化洁净燃烧及优化配煤技术研究催化洁净燃烧及优化配煤技术研究(编号编号:85-202-20-01)洁净煤添加剂产业化示范工程洁净煤添加剂产业化示范工程(国家计委计高技国家计委计高技19991305号文件号文件)煤的催化洁净燃烧及产业化应用（编号煤的催化洁净燃烧及产业化应用（编号:962101081）杭州煤场建设杭州煤场建设多元优化动力配煤技术1.实现多指标配煤实现多指标配煤，既可用工业分析和元素分析，又，既可用工业分析和元素分析，又可用燃烧、污染、结渣等特性指标进行配煤可用燃烧、污染、结渣等特性指标进行配煤2.实现多煤种配煤实现多煤种配煤，可从几十种煤中选择，可从几十种煤中选择3

3、-4种按用种按用户要求配制户要求配制3.实现洁净配煤实现洁净配煤，在配煤过程中加入催化洁净添加剂，在配煤过程中加入催化洁净添加剂，实现高效低污染燃烧实现高效低污染燃烧4.用神经网络等非线性理论进行优化配煤用神经网络等非线性理论进行优化配煤，提出配煤，提出配煤灰熔点等特性呈非线性规律灰熔点等特性呈非线性规律5.实现配煤专家管理实现配煤专家管理，建立多元优化洁净配煤计算机，建立多元优化洁净配煤计算机专家系统，使配煤生产达到先进的在线检测和自专家系统，使配煤生产达到先进的在线检测和自动控制水平动控制水平多元优化动力配煤技术三大关键技术问题三大关键技术问题1、动力配煤特性的非线性规律问题、动力配煤特性

4、的非线性规律问题2、多煤种多目标动力配煤的最优化问题、多煤种多目标动力配煤的最优化问题3、多元优化洁净配煤专家系统的人工智、多元优化洁净配煤专家系统的人工智能问题能问题多元优化动力配煤技术 发现配煤灰熔点等特性呈非线性规律，用神发现配煤灰熔点等特性呈非线性规律，用神经网络等非线性理论描述配煤的非线性过程，经网络等非线性理论描述配煤的非线性过程，在非线性优化寻优中，采用离散优化方法进行在非线性优化寻优中，采用离散优化方法进行优化配煤，具有自学习、优化积累功能，受训优化配煤，具有自学习、优化积累功能，受训样本越大配煤精度越高。样本越大配煤精度越高。多元优化动力配煤技术1 1、煤灰软化温度的直接辨识

5、模型；、煤灰软化温度的直接辨识模型；2 2、对混煤的发热量、挥发分、水分、灰分等煤质、对混煤的发热量、挥发分、水分、灰分等煤质指标建立了神经网络预测模型；指标建立了神经网络预测模型；3 3、基于工业分析数据的预测煤元素分析的神经网、基于工业分析数据的预测煤元素分析的神经网络模型络模型多元优化动力配煤技术回归公式和回归公式和BPBP神经网络对煤灰熔点预测效果比较神经网络对煤灰熔点预测效果比较 回归公式回归公式 BPBP神经网络神经网络 :训练样本训练样本 :受验样本受验样本1,0001,1001,2001,3001,4001,500Actually tested T2()1,0001,1001,

6、2001,3001,4001,500Predicted T2 with BP model()1,0001,1001,2001,3001,4001,500Actually tested T2()1,0001,1001,2001,3001,4001,500Predicted T2 with formula()多元优化动力配煤技术由煤种工业分析数据预测氧元素含量由煤种工业分析数据预测氧元素含量经验公式模型预测效果经验公式模型预测效果神经网络模型预测效果神经网络模型预测效果图中图中 分别表示训练样本和受验样本；2610141822Tested Oad(%)2610141822Predicted Oad

7、(%)2610141822Tested Oad(%)2610141822Predicted Oad(%)多元优化动力配煤技术 实现多煤种和多指标配煤，可从几十种煤中选择实现多煤种和多指标配煤，可从几十种煤中选择-种按用户要求配制，既可用热值、挥发份、种按用户要求配制，既可用热值、挥发份、灰份、水份、含硫量等指标进行配煤，又可用灰份、水份、含硫量等指标进行配煤，又可用“着火特性着火特性”、“燃烬特性燃烬特性”、“结渣特性结渣特性”和和 “硫排放特性硫排放特性”等指标进行配煤。等指标进行配煤。多元优化动力配煤技术约约束束条条件件：发热量：QfX Q M A V FQAdiiiiiiB(,)挥发分：

8、VfX M A V FVAviiiiiB(,)硫 分：SfX SSAsiiB(,)水 分：MfX M A V FMAmiiiiiB(,)灰 分：AfX M A V FAAaiiiiiB(,)灰熔点：tfXtAstiB22()，各单煤的灰成分分析 着火温度：tf X Q M A V FtAtiiiiiiB(,)结渣特性：RfXRAriB()，各单煤的灰成分分析 燃烬特性：DfX Q M A V FDAdiiiiiiB(,)SO2排放特性：qfX S QAsoiii(,)各单煤的灰成分分析目目标标函函数数：PC Xiniiinmin(,)1123 或其它追求目标多元优化动力配煤技术目目 标标 函函

9、 数数：成 本 最 低：PC Xjnjjinmin(,)11 2 3 劣 质 煤 配 比 最 大 Pmax 挥 发 分 最 高 Pmax 热 值 最 高 Pmax 结 渣 程 度 最 轻 Pmin SO2排 放 最 少 Pmin多元优化动力配煤技术目标目标成本成本劣质煤劣质煤挥发份挥发份热值热值结渣程度结渣程度 SO2排放排放1 1最低最低最多最多适中适中2 2较低较低最高最高轻轻3 3较低较低适中适中较好较好少少4 4较低较低较多较多适中适中适中适中较好较好少少5 5较高较高6 6较低较低7 7最低最低动力动力1#煤煤(热值热值23MJ/kg23MJ/kg)动力2动力2#煤煤(21MJ/kg

10、热值热值23MJ/kg)23MJ/kg)动力3动力3#煤煤(19MJ/kg热值热值 1 8 8 2 0 1 3 2 01500。200MW机组：低位发热值16.5MJ/Kg18.5MJ/Kg，空气干燥基挥发份7.59，空气干燥基全硫1，灰软化温度T21500。n经过浙江大学多元优化动力配煤专家系统软件的分析计算，共有11种两组分的配煤方案符合上述配煤目标。n11种配煤的着火特性都较差，燃尽特性一般，结渣程度轻微。n15种煤40个工况试验，确定最佳配比。多元优化动力配煤技术 序号序号原煤原煤代号代号1原煤原煤代号代号2代号代号1的的比例比例代号代号2的的比例比例灰熔灰熔点点着火着火指数指数着火着

11、火特性特性评价评价燃尽燃尽指数指数燃尽燃尽特性特性评价评价结渣结渣指数指数结渣结渣特性特性评价评价配煤配煤100050010653515000.57较差较差66.2一般一般0.84轻微轻微配煤配煤200080006703015800.8较差较差66.62一般一般1.32轻微轻微配煤配煤300050012307015000.88较差较差69.35一般一般0.8轻微轻微配煤配煤400100006703016500.46较差较差63.06一般一般1.06轻微轻微配煤配煤500090010356515000.6较差较差65.41一般一般0.9轻微轻微配煤配煤600030011307015000.74较

12、差较差67.05一般一般0.8轻微轻微配煤配煤700070011257515000.64较差较差66.67一般一般0.73轻微轻微配煤配煤800030010158515000.64较差较差64一般一般0.96轻微轻微配煤配煤900070010109015000.58较差较差63.72一般一般0.93轻微轻微配煤配煤10较差较差64.37一般一般多元优化动力配煤技术 基本参数：最高温度：基本参数：最高温度：1500 恒温区：恒温区：1200mm 停留时间：停留时间：23秒秒 升温速率：升温速率：510/min 控温精度：控温精度：5 空气最高预热温度：空气最高预热温度：500多元优化动力配煤技术

13、 壁面控温热电偶壁面控温热电偶燃尽段燃尽段着火段着火段1001120150112041600颗粒、烟气取样点颗粒、烟气取样点煤粉出口煤粉出口-500-400-300-200-1000100烟气温度差值导数 OC/mm烟气温度差值 OC0200400600800100002过 渡 阶 段高 速 燃 烧 阶 段温度差值导数曲线测点位置 mm 温度差值曲线缓 慢 氧 化 阶 段着 火 点一级空预器 二级空预器沉降炉(着火段)给料机一次风二次风多元优化动力配煤技术多元优化动力配煤技术 12001220124012601280130040050060070080090010001100120040050

14、0600700800900100011001200着 火 距 离 mm着 火 温 度 oC着 火 段 壁 温 oC(1)a=1.1(2)a=1.2(3)a=1.3 着 火 温 度 着 火 距 离 (1)(2)(3)(1)(2)(3)混煤燃烧初期，活化能随烟煤比例的增加而降低混煤燃烧初期，活化能随烟煤比例的增加而降低 ；燃烧后期，虽然从总体趋；燃烧后期，虽然从总体趋势上来说提高烟煤比例有助于降低混煤的燃烧活化能，但是显然二者的相关性势上来说提高烟煤比例有助于降低混煤的燃烧活化能，但是显然二者的相关性不强。一般认为烟煤比例在不强。一般认为烟煤比例在1/3-2/31/3-2/3范围时，就能够起到改善

15、着火、稳定燃烧范围时，就能够起到改善着火、稳定燃烧以及控制燃料成本的作用。以及控制燃料成本的作用。多元优化动力配煤技术1100115012001250130030040050060070080090010003004005006007008009001000(1)a=1.1(2)a=1.2(3)a=1.3 着 火 温 度 着 火 距 离 着 火 距 离 mm 着 火 温 度 oC(1)(2)(3)(1)(2)(3)着 火 段 壁 温 oC1200122012401260128013004005006007008009001000110012004005006007008009001000110

16、01200着 火 段 壁 温 oC着 火 温 度 oC着 火 距 离 mm (1)a=1.1(2)a=1.2 着 火 温 度 着 火 距 离(1)(2)(1)(2)越南越南75+东北东北25煤着火点煤着火点 越南越南75+阳泉阳泉25煤着火点煤着火点120012201240126012801300300400500600700800900100011001200300400500600700800900100011001200着 火 距 离 mm着 火 温 度 oC着 火 段 壁 温 oC(1)a=1.1(2)a=1.2 着 火 温 度 着 火 距 离 (1)(2)(1)(2)01020304

17、0506030035040045050055060065070075080085090095010001050110011501200300400500600700800900100011001200着 火 温 度东北贫瘦煤所占比 例 着 火 温 度 oC着 火 距 离 mm 着 火 距 离 越南越南50+西南西南50煤着火点煤着火点 单烧单烧 越南鸿基煤着火点越南鸿基煤着火点多元优化动力配煤技术 010203040506025030035040045050055060065070075080085090095010001050110011501200250300350400450500550

18、60065070075080085090095010001050110011501200 着 火 温 度 oC着 火 距 离 mm阳 泉 煤 所 占 比 例 着 火 温 度着 火 距 离46810121416182022300400500600700800900100011001200130040060080010001200着 火 温 度 oC着 火 距 离 mm煤 粉 细 度 R90%着 火 温 度着 火 距 离 东北贫瘦煤比例东北贫瘦煤比例(挥发分变化挥发分变化)阳泉煤比例阳泉煤比例(发热量变化发热量变化)多元优化动力配煤技术110011501200125013006810121416烟

19、气成分%着 火 段 壁 温 oC(1)a=1.1(2)a=1.2(3)a=1.3O2含量CO2含量?(1)(2)(3)(1)(2)(3)01020304050601214161820颗粒含碳量%东北贫瘦煤所占比 例 烟气成分随着火段壁温和过量空气系烟气成分随着火段壁温和过量空气系数变化数变化多元优化动力配煤技术010203040506012131415161718192021颗粒含碳量%阳 泉 煤 所 占 比 例 掺混东北贫化瘦煤对含碳量影响(挥发分影响)掺混阳泉煤对含碳量影响(发热量影响)多元优化动力配煤技术越南鸿基煤75+阳泉煤25(R90=20)越南鸿基煤75+阳泉煤25(R90=10)越南鸿基煤75+阳泉煤25(R90=5)越南鸿基煤66.6+阳泉煤33.3越南鸿基煤60+阳泉煤40越南鸿基煤40+阳泉煤60多元优化动力配煤技术越南鸿基煤75+东北贫瘦煤25不同煤种掺混结渣特性主要体现在数量上而不是质量方面变化各种不同掺混条件下，基本上是松散型渣越南鸿基煤50+西南煤50越南鸿基煤75+湖南B煤25西南煤75+阳泉煤25多元优化动力配煤技术 根据实验室结果，向电厂提供5-6个配方，经广东中试所和电厂在现场锅炉上再组成调制试验，确定最后混煤配比