配煤软件及配煤系统的研究

1、煤炭配煤软件的研究路迈西*,何乐东,刘文礼中国矿业大学（北京校区）化学与环境工程学院100083煤炭是我国主要的一次能源，其中80%用于燃烧。但是，煤炭也是造成我国大气污染 的主要原因。为了我国经济的可持续发展和能源安全，为了保护人类牛存环境，“洁净煤技 术”是我国的国策。煤炭配煤是洁净煤技术的重要部分。配煤是将几种质量不同的煤炭以物理方法混合，从而改变煤炭质量的方法。利用不同煤 炭性质的差异，达到煤质互补，使配出的混合煤炭质屋稳定，在性能上达到用户的要求，实 现节煤和减少污染的冃的。配煤数学模型1.81.61.41.21.00.80.60.40.20.00.00.2 0.4 0.6 0.8

2、1.0 1.2 1.4 1.6 硫分计算值%自念诩$适研究配煤的基础就是要分析与燃烧有关的煤炭的主要性质在配煤屮的变化规律。人最的 研究证明，不同煤炭水分、灰分、挥发分、硫分、发热量具有线性可加性，如图1,图2为 按照线性函数计算的硫分和发热量与实际测量数据的关系，数据点棊本上在对角线上。18图1硫分计算值少测虽值的关系302826242220186x-5w 到奇«1618202224262830计算值mj/kg图2发热量让算值少测量值的关系煤炭的燃烧特性最重要的是指煤的着火稳定性、燃尽特性和结渣特性。燃烧特性主要与 煤的燃料比密切相关。燃料比（f）是指煤的固定碳含量与挥发分z比，随

3、煤化程度的增高 而增高。不同煤炭燃烧比不具有线性可加性。在达到用八要求的条件下，往往有许多配煤方案，快速的找到最优配煤方案，是动力配 煤的核心。当不计算燃烧特性时，最优配煤方案可以用线性规划求解。1、目标函数在满足用户煤质要求的条件下，配煤成本最低，获得最大经济效益是企业追求的目标, 即：min z = z cjxj （1）7 = 1式中：z为总成木或总价格，cj为第j种煤的成木或价格，xj为第j种煤的重虽2、约束约束有三种：1）对配煤产站的质量要求，如灰分、水分、发热量、硫分、固定碳、灰熔融特性等；2）单种煤配煤重量限制；3）配煤产品总量要求。3、优化方法一单纯形法单纯形法求解的数学基础是线

4、性代数解联立方程所用的迭代法，此法计算过程虽然比较 繁琐，但冇一定的规则与步骤可循，便于计算机编程计算。单纯形法的慕木思路是：根据 问题的标准采取逐步接近的最优化办法，先从可行域屮某个基可行解（一个顶点）求出一个 可行解，转换到另一个基可行解，并且使目标函数值达到最大时，就得到了最优解。进行优化前首先要将线性规划问题的数学模型变换为标准型式，即：1、将目标函数由最小变换为目标函数最人；2、把不等式约束变换为等式约束。对线性规划问题的求解结果可能出现唯一最优解，无穷最优解，无界解和无可行解几种 情况，为此要建立对解的判別准则，并将判断结果通知用户，当煤质达不到约束要求，不能 出现唯一最优解时，要

5、通知用户改变约束。考虑燃烧特性的非线性数学模型当配煤的各煤种差距较大，用户対配煤产品燃烧性能指标的要求比较严格时，需要考虑 燃烧特性的动力配煤数学模型。解题的思路是：首先不考虑燃烧特性约束，利用单纯形法对其线性规划部分求解，求解结 果有3种：1、如果有最优解，计算燃烧特性指标，如果满足要求，则该解即为该问题的最优解；2、如果燃烧特性指标不满足要求，采用非线性规划问题方法求解；3、如果该线性规划无可行解，则该问题无解。配煤软件的开发配煤软件要实现以下功能：1、在达到用户要求的条件卜，给出最优配煤方案。2、煤种可达20个，质虽约束可达19个。3、煤样资料可以从键盘输入，也可以由数据库选用。4、计算

6、结果能够以文件形式保存，可被word等编辑。5、具有对配煤数据库文件修改、添加、删除等管理功能。6、具有帮助文件系统，人机界面友好。本软件涉及四种数据文件：程序配置文件、配煤方案文件、配煤数据库文件和配煤计算 结果文件。根据以上要求，程序的总体方案设计如图3所示。主控模块（主菜单）图3程序总体方案设计图程序用delphi语言开发，delphi是ifli向对象的计算机语言，它的各个功能可通过类及 类的方法实现，并可实现封装，由程序调用。运行的可靠性是软件开发必须认真考虑的问题，本软件采用如下方法保证运行的可靠 性：1. 使用object pascal的异常处理机制。2. 采用三种方法防止非法数据

7、进入程序：防止输入非法数据；防止打开非法文件；数据 存盘之前，检验其正确性。1叫h动力配煤2000年7月图4配煤程序运行界血q上一步i>显示结貝口生成文出？帮助-1g|也|«|ij文件(l) ntft »««a)wfth (m)4m1351507m7w6#145130 550描标最小血(>1605指标最大值(<1908计算指标1301670 8手工计算结加616908成本【跃芬険ff*丽【洽忑己阙12020133 340浪样名称 w煤w匚豪开创审2 »过rraoft t®e4|l1j丄图5配煤程序优化结果该软件在wi

8、ndows95及以上版本运行，人机界面友好，使用可靠，运行速度快。根据 用户的需要可以显示最优结果，也可以显示所有的搭配方案：还可以由用户输入希望计算的 比例，给岀最终产品的指标和总费用。可用于配煤厂、选煤厂、发电厂、炼焦厂及其它用户， 图4, 5为程序运行界面。动力配煤生产线的工艺流程一般包括原料煤的受煤储煤、分阳种在线检测，配煤比例 的计算和优化、不同煤炭配煤虽的在线调节，脱硫剂的添加，煤炭混匀等工序。动力配煤中常采用的在线检测仪器主要有灰分、水分、硫分测定仪，煤炭重量传感器 等。配煤的主耍添加剂是钙系脱硫添加剂，其作用是在煤炭燃烧时，将硫固结在灰渣中， 减少人气污染。我校研究的固硫添加剂的固硫率可以在5()%左右。结论动力配煤的最人优点是可以充分发挥每种煤的优点，相互“取长补短”，使配煤质量满足大、中、小不同类型锅炉的需要。配煤还可提高出口煤的质量。对于发电厂，配煤不但可 以降低购煤成木，满足锅炉对煤质的要求，还可以降低电厂其它运行费用（例如磨煤、脱硫、 除灰渣等费用），降低生产成本