多元优化动力配煤技术

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

2、要的大气污染源 多元优化动力配煤技术 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

3、，可从几十种煤中选择，可从几十种煤中选择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

4、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

5、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 1,0001,1001,2

6、001,3001,4001,500 Actually tested T2 ( () ) 1,000 1,100 1,200 1,300 1,400 1,500 P r e d i c t e d T 2 w i t h B P m o d e l ( ( ) ) 1,0001,1001,2001,3001,4001,500 Actually tested T2 () 1,000 1,100 1,200 1,300 1,400 1,500 P r e d i c t e d T 2 w i t h f o r m u l a ( ( ) ) 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

7、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； 2610141822 Tested Oad (%) 2 6 10 14 18 22 P r e d i c t e d O a d ( % ) 2610141822 Tested Oad (%) 2 6 10 14 18 22 P r e d i c t e d O a d ( % ) 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

8、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 FQ AdiiiiiiB (, ,) 挥发分： VfX M A V FV AviiiiiB (, ,) 硫 分： SfX SS AsiiB (,) 水 分： MfX M A V FM AmiiiiiB (, ,) 灰 分： AfX M A V FA AaiiiiiB (,

9、 ,) 灰熔点： tfXt A stiB22 ()，各单煤的灰成分分析 着火温度：t f X Q M A V Ft AtiiiiiiB (, ,) 结渣特性： RfXR AriB ()，各单煤的灰成分分析 燃烬特性： DfX Q M A V FD AdiiiiiiB (, ,) SO2排放特性： qfX S Q Asoiii (,)各单煤的灰成分分析 目目标标函函数数： PC Xin ii i n min (, , ,) 1 123 或其它追求目标 多元优化动力配煤技术 目目 标标 函函 数数 ： 成 本 最 低 ： PC Xjn jj i n min (, , ,) 1 1 2 3 劣 质

10、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热值热值23MJ/kg)23MJ/kg) 动力3动力3#

11、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 着火着火

12、 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 1 00050010653515000.57较差较差66.2一般一般0.84轻微轻微 配煤配煤 2 00080006703015800.8 较差较差66.6 2 一般一般 1.32轻微轻微 配煤配煤 3 00050012307015000.88 较差较差69.3 5 一般一般 0.8轻微轻微 配煤配煤 4 00100006703016500.46 较差较差63.0 6 一般一般 1.06轻微轻微 配煤配煤 5 00090010356515000.6 较差较差65.

13、4 1 一般一般 0.9轻微轻微 配煤配煤 6 00030011307015000.74 较差较差67.0 5 一般一般 0.8轻微轻微 配煤配煤 7 00070011257515000.64 较差较差66.6 7 一般一般 0.73轻微轻微 配煤配煤 8 00030010158515000.64 较差较差 64 一般一般 0.96轻微轻微 配煤配煤 9 00070010109015000.58 较差较差63.7 2 一般一般 0.93轻微轻微 配煤配煤 10 较差较差64.3 7 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

14、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 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 100 11201501120 41 600 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 -100 0 100 烟气温度差值导数 OC/mm 烟气温度差值 OC 02004006008001000 0 2 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

15、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 120012201240126012801300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 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

16、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 11001150120012501300 300 400 500 600 700 800 900 1000 300 400 500 600 700 800 900 1000 (1) a=

17、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 oC 120012201240126012801300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 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

18、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 120012201240126012801300 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 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) 0102030405060 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950

19、 1000 1050 1100 1150 1200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 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 0102030405060 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 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 46810121416182022 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 400 600 800 1000 1200 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