Shell煤气化配煤数学模型及专家系统的研究

摘要

Shell煤气化技术是目前世界上最先进的气化技术之一。长期运行实践表明，煤灰熔融性、灰渣粘温特性、可磨性、水分、灰分、元素含量、发热量等煤质特性对Shell煤气化装置的稳定、经济运行存在不同程度的影响。虽然目前配煤广泛应用于煤气化生产，但是对配煤后煤质变化规律仍有认识不足之处，导致配煤煤质仍有波动，使得Shell气化装置难以实现长周期、稳定运行。因此，开展配煤后煤质的变化规律的研究很有必要。
　　 本论文重点对可磨性指数(HGI)、煤灰流动温度(FT)和煤灰粘度三个煤质指标开展配煤实验研究，利用数学方法找出影响其变化的关键因素，总结变化规律，建立配煤数学模型，并开发一套适用于Shell煤气化工艺的配煤专家系统。本文研究结果如下:
　　 1)配煤HGI随配比呈现出良好的线性关系，而与两煤种可磨性指数相差值△HGI关系不明显，两种煤变质程度接近时，配煤HGI遵循线性可加性原则;
　　 2)通过修正酸碱比中各项的权重系数，建立了预测煤灰流动温度的新数学模型，经过模型验证，表明所建的FT新模型可用于单煤或配煤流动温度的准确预测;通过修正硅比中各项的权重系数，建立了预测煤灰粘度的新数学模型，经过模型验证，表明该模型能准确地对单煤或配煤的粘温特性进行预测，同时能有效地分辨出玻璃体渣和结晶渣的粘温特性曲线，并且可以较准确地预测出结晶渣的临界温度;
　　 3)在满足现场生产要求的基础上，建立了配煤优化数学模型，利用VB、Access和MATLAB等编程语言设计开发了一套包含煤质数据库、配煤煤质预测和配煤优化三个模块的配煤专家系统软件;该软件操作简便，可为Shell粉煤气化装置找出最适宜的气化煤种及配煤比例提供理论指导。