数字化煤场系统和配煤优化.pdf

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1、数字化煤场系统和配煤优化周昊，岑可法能源清洁利用国家重点实验室，浙江大学热能工程研究所，浙江杭州，310027—■』．—-k一、刖青由于煤炭供应紧张，电厂用煤种类复杂，来量多变，不易在容量较小的电厂煤场进行合理的分类，造成入炉煤性质无法确切知道，以致燃烧后引起锅炉结渣，飞灰含碳量高，锅炉灭火等一系列影响电厂锅炉安全经济运行的问题。动力配煤技术是根据用户对煤质的要求，将若干种不同种类、不同性质的煤按优化原理找到最佳配比，掺配成在综合性能上呈“最佳状态”的新“煤种”，满足锅炉在不同条件下的各种需要。为稳定锅炉入炉燃煤的性质，各电厂

2、加强了煤场的管理，并尝试进行锅炉配煤掺烧运行，但电厂普遍存在的煤场容量较小，不能分堆堆放不同来源的煤种；有鉴于此，开发了数字化分段堆煤信息系统，实现了燃煤分段堆放和数字化煤场的动态管理。在数字化煤场开发的过程中，针对现有优化配煤技术基本上都采用线性规划方案，认为混煤和单煤的特性和参数之间只是简单的加权平均关系，而本项目经过实验研究及其理论分析发现，混煤和单煤的特性参数之间的真实关系是非线性的，因此本项目采用了非线性配煤技术，引入了基于计算智能的优化配煤方法，采用支持向量机(SupportVectorMachine，sVM)方法

3、对配煤的非线性进行建模，并编制程序，实现最佳配煤方案的寻优。．分段堆煤与分堆堆煤之间的一个重要差别就是分段堆煤条件下煤段与煤段的交界面之间由于煤的自然堆积角现象会形成煤堆之间的掺混，本项目对煤分段堆煤各煤段之间的煤掺混问题进行了试验和模型研究，从而可以提高分段堆煤条件下煤场数字化管理的准确性。对于直吹式煤粉锅炉，还存在两种炉内混煤掺烧方式，一种是炉内完全掺烧，即各磨煤机煤斗中的上煤都是通过输煤程控系统掺好的煤，每层燃烧器燃烧的煤粉都是混好的煤，而另一种掺烧方法为炉内分层掺烧方法，即部分一次风层采用某种煤，而另外部分一次风层采用

4、另一种煤，选煤的种类和比例根据非线性配煤的优化配煤结果而定。也对这两种混煤燃烧方法即混煤炉内分层燃烧和完全混烧进行了研究。本文的主要内容包括：1．煤场分段堆煤的数字化管理；2．支持向量机和遗传算法相结合的非线性优化配煤技术；3．对原煤仓分仓掺烧与混煤燃烧两种方式下的炉内燃烧过程进行对比研究，获取较佳的燃烧方式。’二、电厂燃煤优化配制的试验研究和配煤的非线性特性优化配煤的关键问题是要了解配煤后的煤质成分、综合特性和组成该配煤的各单煤的煤质成分及．135．综合特性之间的关系如何。为此，我们选用了常用的典型煤种作为研究对象，按不同比

5、倒配制了配煤样，对单煤和配煤后煤样进行了水分、灰分、挥发分、发热量、着火特性、燃烧特性、结渣特性及污絷物捧放特性等进行较为系统的基础试验研究，旨在为优化配煤提供参考依据。试验结果表明，配煤的备项指标与单煤之间部存在一定的1F线性特性，但相埘而占，对于水分、发热量、固定碳的计算基本可采用加权平均的计算方法；而配煤的挥发分、燃尽率，着火特性艇敷熔点的非线性特性很强．采用加权平均的方法不合适。三、煤场的分段堆煤数宁化管理31开展煤场分段堆煤数字化管理的意义与大型配煤场小同，电r将遍煤场容最较小，币能单独分堆堆放小嗣来振的煤神，往往需

6、要充分利用煤场容罱，实现分段堆煤。图3l为升段堆煤的不意圈，可见～个煤场披划为很多段，不同段存放不同的煤种．从而实现分段堆煤。为随时掌握各段煤的特性．存最等信息。开发r数字化分段堆煤信息系统．实现了燃煤的分段堆放和数宁化动态管理。鳃噎警睁j兰霹擎》。镬受睁图31分段堆煤示意图32煤场的数字化分段堆煤管理软件系统在输煤程控系统中的配煤掺烧方面，国外输煤在j匠年来多已采用．而国内这10年来的输j某程控系统改造也未能实现配煤掺烧，在奉研究项目巾，把优质攥与质差煤进行掺烧，研究出了一套“适时配煤，充分发挥备掺配煤的优点，使其最终综合性

7、能达到各台炉蛙佳运行状态的应用系统”，其技术和应用属国内领先水平。为实现配煤掺烧的数据管理，构建了电厂煤场管理系统．系统贮存的数据有：四个煤场的存煤总概况立体图和总教据表(存攥数量及总存煤最)．煤船、煤质指标(低位热值、仝水分、同定碳、硫分、挥发分和灰熔点)、堆煤时问、存煤温度等效据。在系统j·界面E．当存煤并项指标均在标准范嘲内则该存煤以黑色显示，表示台格，当某一指标小合格时以不同颜色反映。系统查询的功能有：1)按煤船壹询时，系统列出存煤的煤船名称及航次列表，当选定煤船时·主界面中存有渡船煤的位置虬明显的方式进行显示井生成数

8、据表，表中显示该船煤的堆放位置、数量及煤质指标、试烧建议等。2)接煤质指标赍询时，系统列出煤场存煤总数据表，表中包括装港港口，煤场、位置、船名航次、来船日期、存煤量及各煤质指标，并在界面左上角设置对全水分、挥发分、固定碳、含硫分、灰融点、低位热值等进行排序奁询。3)按堆煤时问