掺烧煤泥循环流化床床温动态建模方法研究

摘要

煤泥是煤炭深加工后产生的废弃物，具有粒径小，含水量高等特点，难以贮藏和运输，长期堆积在室外会造成环境污染。循环流化床锅炉燃料适应性广，污染物排放较低，因此循环流化床锅炉煤泥掺烧技术为降低火电厂发电成本，减少环境污染提供了一条有效途径。
　　循环流化床锅炉内部燃烧过程非常复杂，燃烧系统控制对象具有强耦合和大迟延等特性。床温作为燃烧控制系统的关键被控量，最佳温度为850～900℃。床温偏高会导致床层结焦，脱硫效率降低，偏低会导致燃烧效率下降。在掺烧煤泥CFB锅炉中，煤泥掺烧会使锅炉床温降低，严重时可导致锅炉灭火。因此，建立掺烧煤泥循环流化床锅炉床温动态模型，实时预测锅炉床温，对于维持机组的安全稳定运行意义重大。本文以某电厂300MW循环流化床机组为研究对象，研究内容如下:
　　(1)通过分析煤泥的物理特性、燃烧特性，以及循环流化床锅炉燃烧系统的结构和特点，建立掺烧煤泥循环流化床床温机理模型。以下二次风口为界，将炉膛分为密相区和稀相区，分别对炉膛、分离器和外置床进行床料质量平衡、残碳质量平衡、氧量平衡和能量平衡分析，建立以给煤量、煤泥量、一次风量、二次风量、外置床阀门开度为输入的床温动态模型，并且基于该电厂的现场运行数据，进行MATLAB仿真验证。结果表明建立的模型与实际现场数据吻合度较高，验证了模型的准确性。
　　(2)为了研究不同建模方法对模型精度的影响，找到较为准确的床温动态模型，本文采用最小二乘支持向量机算法，建立掺烧煤泥循环流化床床温数据模型。本文提出最小二乘支持向量机动态建模方法，即考虑各输入变量和输出变量的延迟特性，达到提高模型准确性的目的。通过理论分析选取输入变量及其延迟阶次，最终建立以给煤量、煤泥量、一次风量、二次风量、外置床阀门开度为输入的床温动态模型，仿真验证表明模型预测值与实际数据相吻合。
　　(3)将床温机理模型和床温数据模型进行仿真效果对比，由于机理模型分析复杂，因此机理模型的精度较数据模型相对较低，但两种模型均能正确反映床温的变化趋势，为后续掺烧煤泥循环流化床燃烧系统的研究提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外掺烧煤泥CFB锅炉发展现状

1．2．1 国外掺烧煤泥CFB锅炉发展状况

1．2．2 国内掺烧煤泥CFB锅炉发展现状

1．3 CFB锅炉建模研究现状

1．3．1 CFB锅炉机理建模

1．3．2 CFB锅炉数据建模

1．4 本文研究内容

第2章 掺烧煤泥循环流化床床温控制对象及特性

2．1 煤泥特性分析

2．1．1 煤泥的物理特性

2．1．2 煤泥的燃烧特性

2．2 掺烧煤泥CFB锅炉燃烧系统及其组成

2．3 掺烧媒泥CFB锅炉特点及优点

2．3．1 掺烧煤泥CFB锅炉的特点

2．3．2 掺烧煤泥CFB锅炉的优点

2．4 掺烧煤泥对CFB锅炉的影响

2．5 本章小结

第3章 掺烧煤泥循环流化床床温动态机理模型研究

3．1 模型假设

3．2 床温动态模型分析

3．2．1 密相区动态模型分析

3．2．2 稀相区动态模型分析

3．2．3 分离器动态模型分析

3．2．4 外置床动态模型分析

3．2．5 床温模型

3．3 模型仿真结果分析

3．4 本章小结

第4章 基于LSSVM算法的掺烧煤泥循环流化床床温动态模型研究

4．1 LSSVM算法原理

4．2 LSSVM动态建模

4．3 掺烧煤泥CFB锅炉床温动态模型分析

4．3．1 延迟阶次

4．3．2 动态模型及结果分析

4．4 两种床温模型的对比及分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢