鍋爐動力配煤優(yōu)化模型和專家系統(tǒng)研發(fā)及爐內(nèi)燃燒仿真優(yōu)化研究.pdf

1、混煤的合理搭配使用對于鍋爐的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行非常重要，由于湖南的煤煤種雜，煤質(zhì)差，前煤炭部部長提出，“燒好湖南的煤，是湖南經(jīng)濟發(fā)展的大課題”。本研究以益陽發(fā)電有限責任公司重點項目“多煤種適應性分析研究”為工程背景，針對湖南電廠動力配煤技術(shù)研究的不足，查閱了大量文獻資料，開展了一系列的現(xiàn)場調(diào)研和實驗研究，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法、窮舉法、退火法以及動力配煤原理，根據(jù)煤質(zhì)基本數(shù)據(jù)和燃燒特性實驗結(jié)果，建立非線性預測模型和配煤優(yōu)化模型，開發(fā)動

2、力配煤專家系統(tǒng)軟件。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)配煤價格和適應度比較分析了各種算法得到的配煤方法的優(yōu)劣。應用計算流體力學等理論建立了模型對混煤在鍋爐內(nèi)的燃燒進行了數(shù)值仿真，進一步分析了各種優(yōu)化配煤方案的實際燃燒效果，并進行了鍋爐的參數(shù)優(yōu)化研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論有:
　　 (1)在益陽發(fā)電有限責任公司較常用煤種中選取具有代表性的15種單煤，混配成45種混煤。實驗測試得到單煤和混煤的發(fā)熱量、元素分析和工業(yè)分析結(jié)果、可燃性指數(shù)和著火穩(wěn)燃特性指數(shù)

3、。對混煤煤質(zhì)特性的實驗分析結(jié)果與混煤中各單煤線性加權(quán)計算結(jié)果進行對比，結(jié)果表明:絕大多數(shù)混煤煤質(zhì)特性與單煤線性加權(quán)特性呈現(xiàn)較強的非線性關(guān)系。
　　 (2)應用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GRNN)理論建立了混煤煤質(zhì)特性、著火溫度和著火穩(wěn)燃特性指數(shù)預測模型，運用模型對混煤的低位發(fā)熱量、工業(yè)分析、元素分析、著火溫度、著火穩(wěn)燃特性指數(shù)進行了預測。將模型預測結(jié)果、線性加權(quán)值與實測結(jié)果進行對比分析，結(jié)果表明:預測結(jié)果與實測值相差較小;預測結(jié)果與線性

4、加權(quán)比較，誤差都有了明顯降低。
　　 (3)選取混煤價格最低作為目標函數(shù)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預測混煤的煤質(zhì)特性，建立了包括窮舉法、遺傳算法和模擬退火算法的多算法動力配煤模型，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了首個針對湖南電廠動力配煤優(yōu)化問題的專家系統(tǒng)軟件。該動力配煤軟件可實現(xiàn)以下主要功能:運行時更新單煤種數(shù)據(jù)庫;根據(jù)現(xiàn)有的煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫，對選定的進行摻混的煤種以及比例進行混煤的煤質(zhì)特性預測與元素分析預測，而后評價該種混煤的煤質(zhì)特性以及元素分析;根據(jù)用

5、戶設(shè)定的約束條件，分別采用窮舉法、遺傳算法及模擬退火算法，尋求優(yōu)化的配煤方案。
　　 (4)運用Fluent6.3仿真軟件，采用可實現(xiàn)的κ-ε氣相湍流模型、Lagrangian顆粒相隨機軌道模型、P1輻射換熱模型，對鍋爐內(nèi)物理場進行了仿真計算，并將部分溫度點與該鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗測試結(jié)果進行比較，仿真結(jié)果與測試結(jié)果吻合較好。首次應用仿真方法計算和分析比較多算法動力配煤方案條件下鍋爐內(nèi)的溫度場，計算結(jié)果表明:按照價格作為判別合理

6、配煤方案的標準在多數(shù)情況下燃燒能達到較好的效果;窮舉法是精確的算法，計算可以得到全局最優(yōu)解。
　　 (5)首次全面系統(tǒng)地應用仿真的方法研究了主要操作參數(shù)對爐內(nèi)燃燒工況的影響規(guī)律，獲得的優(yōu)化操作條件為:過?？諝庀禂?shù)1.2;一次風率20％;一次風溫度433K;二次風溫度620K;均勻投粉。
　　 本文的研究成果已在益陽發(fā)電有限公司成功應用。所開發(fā)的動力配煤專家系統(tǒng)軟件應用于鍋爐配煤，可實現(xiàn)鍋爐的計算機輔助決策，最終達到優(yōu)化配