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基于预数值计算的煤粉锅炉燃烧监测与优化

李钧  
【摘要】: 煤粉锅炉燃烧监测和优化,是在确保锅炉安全性的前提下,通过燃烧调整,达到提高燃烧效率和降低污染物排放的目标。本文以某电站300MW四角切圆燃烧煤粉锅炉为具体研究对象,深入分析了控制氮氧化物排放与降低飞灰可燃物含量之间的矛盾,采用预数值计算方法,研究煤粉锅炉燃烧监测和优化。探讨了把计算结果精确但耗时较长的数值计算方法,应用于锅炉燃烧监测和优化。为四角切圆燃烧煤粉锅炉燃烧监测和优化提供了一种有效的途径。具体研究内容及主要研究成果如下: (1)应用预数值计算方法,对煤粉锅炉的燃烧特性进行研究。利用四角切圆燃烧煤粉锅炉专用数值计算软件COALFIRE,对锅炉28个运行工况进行了精确预数值计算,得到了锅炉燃用煤质、煤粉细度、锅炉负荷和二次风配风方式等参数变化对炉内温度、氧浓度、一氧化碳浓度、辐射受热面热负荷,特别是飞灰可燃物含量、氮氧化物释放的影响规律。计算结果与实际运行数据吻合良好,为实现锅炉燃烧监测和优化提供了比较精确的数据支持。 (2)以预数值计算结果作为训练样本,建立了基于支持向量机的锅炉燃烧工况预测模型。支持向量机算法的特点是能根据有限的样本信息,在模型的复杂性和学习能力之间寻求折衷,获得较好推广能力。利用该算法解决锅炉燃烧工况影响因素复杂,获得的工况样本数量有限的问题,实现锅炉燃烧工况的监测,并与实际运行数据对比,对模型进行了验证。结果表明所建模型对燃烧工况的变化响应灵敏,结果准确,能够满足燃烧监测的要求。 (3)采用因子分析法,对锅炉燃烧工况的评价指标进行降维,定义评价燃烧工况优劣的安全性、经济性和环保性因子,推导了各因子的计算式。在提取燃烧工况的公共因子后,通过计算燃烧工况的综合评价得分,进而建立燃烧工况评判模型,并结合具体工况进行验证,结果表明,基于因子分析法的燃烧工况评价模型,评价结果合理,可用于指导锅炉燃烧调整与优化。 (4)采用Visual Basic语言开发了基于预数值计算的四角切圆煤粉锅炉燃烧监测与优化系统,并进行了离线运行与测试。结果表明通过该系统能够实现对燃烧工况的监测和优化,为煤粉锅炉达到高效燃烧和低污染物排放的优化运行,提供了新的途径。


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