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动力配煤是提高煤炭燃烧效率、减少污染物排放、充分利用劣质煤种的重要方法,对于火力发电厂应对煤种多变难题、稳定混煤质量、缓解电煤紧缺压力、降低燃料成本具有重要意义。本文通过对一些单煤及混煤的煤质特性进行分析,建立了动力配煤煤质特性预测模型,分析了混煤煤质特性与对应单煤煤质特性的线性与非线性关系,在此基础上建立了动力配煤优化模型,最终得到优化配煤方案。具体研究内容和结论如下:
选取湖南益阳发电有限公司常用的15种单煤,按照使混煤煤质特性具有最大代表性的原则,将15种单煤掺配成38种混煤。对15种单煤和38种混煤进行煤质特性分析。
分别采用线性加权平均方法、线性拟合方法、BP神经网络方法和Elman神经网络方法建立煤质特性预测模型,对混煤煤质特性进行预测。线性方法中,线性拟合方法优于线性加权平均方法;非线性方法中,Elman神经网络方法优于BP神经网络方法。总的来说,线性拟合方法在预测误差和计算时间方面均优于Elman神经网络方法。选用其他研究者的实验数据验证,得到相同结论。
根据生产现场锅炉对煤质的要求及锅炉的设计煤种煤质要求,结合益阳发电有限公司常用煤种煤质特性数据库,确定了动力配煤数学模型的约束条件,选取混煤价格最低和单位发热量价格最低分别作为目标函数,基于线性拟合方法预测煤质特性,分别建立了遗传算法和穷举法动力配煤优化模型。在遗传算法中,对群体大小和遗传代数进行了优化,最终选取群体大小90个,遗传代数400代进行计算。遗传算法和穷举法优化结果表明:穷举法优化结果随着配比精度增加而变得更好,且优于遗传算法,但计算时间较长,遗传算法计算结果接近于配比精度为15%时的穷举法最优配煤结果,计算时间比穷举法低一个数量级,更适合在生产实践中使用;比较遗传算法配煤优化模型中两个不同的目标函数预测结果,结果基本上均在约束范围内。当单煤的总体挥发分含量较低时,目标函数可选用混煤价格最低;当单煤的总体挥发分含量较高时,则可选用单位发热量价格最低。