非線性理論應(yīng)用于動(dòng)力配煤燃燒特性研究.pdf

1、動(dòng)力配煤是適合我國(guó)國(guó)情的一種潔凈煤技術(shù)，有利于提高煤炭熱能利用率、加強(qiáng)燃煤設(shè)備安全可靠性、并且降低燃煤污染物排放。本文利用熱天平試驗(yàn)表明動(dòng)力配煤的燃燒特性與煤質(zhì)特性之間存在強(qiáng)烈非線性，利用早停止技術(shù)防止神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型過(guò)擬合精確預(yù)測(cè)了配煤燃燒特性，采用分形理論剖析了煤熱解生成的煤焦孔隙分形結(jié)構(gòu)及其著火燃燒特性，針對(duì)棗莊煤場(chǎng)開(kāi)發(fā)了非線性多元優(yōu)化動(dòng)力配煤專家系統(tǒng)成功應(yīng)用于示范工程。
　　采用Early-stopping back-prop

2、agation(ESBP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精確預(yù)測(cè)了16種典型動(dòng)力煤種及其48種配煤的著火溫度和活化能，利用早停止技術(shù)解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的過(guò)擬合問(wèn)題，明顯提高了網(wǎng)絡(luò)泛化能力和對(duì)新數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)精度。基于煤質(zhì)分析建立了三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)配煤著火溫度和活化能的平均誤差分別為0.29％和1.28%，遠(yuǎn)低于二次非線性回歸的平均誤差2.24%%和5.91%。
　　采用ESBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精確預(yù)測(cè)了16種典型動(dòng)力煤種及其48種配煤的最大燃燒

3、速率和固定碳燃燼率，利用早停止技術(shù)解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的過(guò)擬合問(wèn)題，明顯提高了網(wǎng)絡(luò)泛化能力和對(duì)新數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)精度。基于煤質(zhì)分析建立了三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)配煤最大燃燒速率和固定碳燃燼率的平均誤差分別為1.97%和0.91%，遠(yuǎn)低于二次非線性回歸的平均誤差7.06%和4.03%。
　　剖析了煤熱解生成的煤焦孔隙分形結(jié)構(gòu)及其著火燃燒特性。當(dāng)空干基原煤中揮發(fā)分和水分的總含量由15.22%增加到39.49%時(shí)，煤粉熱解的活化能降

4、低導(dǎo)致煤焦孔隙分形維數(shù)由2.30增加到2.84，在孔徑為3.7nm處形成的微分比表面積峰值增加，而顆粒平均孔徑降低。相應(yīng)地煤焦著火溫度由617℃降低到486℃，煤焦燃燒活化能降低導(dǎo)致固定碳燃燼率由84%升高到91%。
　　探索了燃煤煙氣 CO2的水熱催化還原反應(yīng)特性，針對(duì)水熱還原 CO2存在的4條可能反應(yīng)途徑進(jìn)行了熱力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)最容易進(jìn)行的反應(yīng)途徑為：HCO3-+2H?HCOO-+H2O，試驗(yàn)表明銅催化劑水熱還原CO2效果明顯優(yōu)

5、于鎳催化劑。當(dāng)同時(shí)加入16mmol的銅粉和鋁粉時(shí)，得到還原產(chǎn)物甲酸的濃度為6694ppm，水熱還原CO2的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到29.1%。
　　研究了電廠非線性多元優(yōu)化動(dòng)力配煤的一維爐燃燒特性。根據(jù)國(guó)電河北龍山電廠的鍋爐設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際煤源情況確定了五種配煤指標(biāo)，利用非線性多元優(yōu)化動(dòng)力配煤模型計(jì)算得到優(yōu)化配煤方案。利用一維爐對(duì)優(yōu)化配煤進(jìn)行了燃燒特性試驗(yàn)，采用微分差熱法確定沉降爐試驗(yàn)中配煤的著火溫度，通過(guò)優(yōu)化配煤縮短了主力煤種（昔陽(yáng)煤和國(guó)陽(yáng)煤

6、）的著火距離，降低了著火溫度，同時(shí)降低了SO2和NOx排放。
　　針對(duì)棗莊煤場(chǎng)開(kāi)發(fā)了非線性多元優(yōu)化動(dòng)力配煤專家系統(tǒng)。采用ESBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)動(dòng)力配煤的著火燃燼特性構(gòu)建多元優(yōu)化動(dòng)力配煤計(jì)算模型，提出根據(jù)多煤質(zhì)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算配煤綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的方法。實(shí)現(xiàn)了非線性多元優(yōu)化動(dòng)力配煤的核心計(jì)算程序，結(jié)合煤場(chǎng)進(jìn)儲(chǔ)銷管理模塊設(shè)計(jì)完成計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)軟件，成功應(yīng)用于棗莊煤場(chǎng)的200萬(wàn)噸/年動(dòng)力配煤示范工程。對(duì)專家系統(tǒng)計(jì)算得到的優(yōu)化動(dòng)力配煤方案在一臺(tái)6t