基于煤质全元素在线分析技术的电厂优化配煤研究

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1、东南大学硕士学位论文基于煤质全元素在线分析技术的电厂优化配煤研究姓名：丁海峰申请学位级别：硕士专业：动力工程及工程热物理；热能工程指导教师：宋兆龙20110516摘j要摘要随着我国工业的迅速增长，煤的消耗黾增加，加上运输能力不足、煤矿分布不均以及国家要求火电站尽量燃用劣质煤的政策等因素，造成电厂不可能长期燃用单一煤种，而不得不燃用混配煤。而混煤煤质质量对电厂的安全与经济运行至关重要。传统的实验室化验法具有取样代表性差、分析周期长等缺点，已不能满足电厂配煤需求。因此，将煤质在线分析技术应用到电厂配煤系统中将具有重要意义。本文将全元素在线分析仪运用到电厂配煤系统中，克服了传

2、统化学分析煤质方法的缺陷，主要研究了基于全元素在线分析的煤质指标数学建模、配煤模型的建立和配煤控制系统的设计与仿真。由于全元素在线分析仪只能直接检测出元素含量，为了实现煤质特性指标的分类预测，本文首先选取碳氧之比表征煤化程度，并使用fisher聚类法对较复杂的烟煤进行分类，实现了煤种的在线识别。其次，通过曲线拟合预测无烟煤和褐煤的挥发分。由于烟煤较复杂，因此建立BP神经网络模型预测其挥发份。最后，建立了预测煤质发热量和灰熔点的BP神经网络模型。仿真结果表明，煤的元素分析指标能够精确地预测煤的工业分析指标和特性指标(发热量和灰熔点)，从而为配煤和锅炉运行提供了实时煤质数据

3、。通过对煤质指标可加性、配煤煤质燃烧特性及其判别指标的分析，建立配煤理论优化模型。由于理论模型是在假设煤质指标能够实时检测的前提下建立的，而实际配煤过程中因为条件限制不可能实现。因此，本文依据实时检测的煤质质量指标灰分和单煤流量建立电厂配煤的实用模型，最后通过单纯形法求解模型。在配煤稳态优化的研究的基础上，对电厂主要配煤工艺进行了分析，提出了基于煤质在线分析技术的电厂配煤工艺，并深入研究了在线分析仪安装位置对配煤系统的影响。综合各方面因素考虑，本文选取煤质在线分析仪置后系统为系统设计方案，最后设计了一串级比值控制作为配煤系统的控制方案。由于配煤过程的模型结构、参数和环境

4、都存在很大的不确定性，以及现场的分散性和检测环节的滞后问题，使得配煤过程表现出较强的滞后性。常规控制策略己不月--匕。,一ttKEl好的适应配煤系统控制。因此，本文选用了模糊控制和PID控制结合的控制策略作为串级．比值控制系统主控制器的控制策略。在此基础上，依据现场人员的操作经验和配煤煤质数据，设计出适合电厂配煤系统的模糊控制器。最后通过MATLAB对配煤控制系统进行仿真，结果表明系统具有更为优良的稳定性、快速性、准确性和鲁棒性。关键词：动力配煤，煤质全元素在线分析技术，fisher聚类法，BP神经网络，模糊控制东南大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapi

5、ddevelopmentofourcountry’Sindustry,manyfactors，whicharetheincreasingconsumptionofcoal，thelackofthetransportcapacity,theasymmetricdistributingofcoalmineandthepolicyofnationaboutthatpowerboilercombustsinferiorcoal，inducethatthepowerplantscombustsinglecoalimpossiblyforalongtime，therefore，th

6、epowerplantshavetocombustblendedcoal．However,thequalityofblendedcoalisveryimportantforpowerplants’securityandeconomv．Thetraditionalmethodoflaboratorytestinghasthedisadvantageofrepresentationofpoorsampling，analysisoflongperiodandSOon，whichcannotmeetthedemandofpowerplantcoalblending．Theref

7、ore，ithasgreatsignificanttoapplyon-linecoalanalysisinthepowerplantcoalblendingsystem．Inthispaper,theequipmentsofon—lineelementanalysisareappliedinpowerplantcoalblendingsystem．Itovercomestheshortcomingsoftraditionalmethodsofchemicalanalysis．办emainworkinthispaperisorganized