基于遗传算法优化的BP神经网络气化用煤灰流动温度预测模型

采用遗传算法优化的BP神经网络建立煤灰流动温度预测模型,模型以灰成分及酸碱质量比、硅铝质量比等组合参数作为输入变量,以煤灰流动温度作为输出量,对126组来自中国北部地区的煤灰样数据进行训练与测试,并建立常规BP神经网络模型,研究了各输入变量对网络模型预测精度的影响并对比与常规BP神经网络模型的预测能力。结果表明:不同输入层变量的GA-BP神经网络模型对训练集和测试集样本数据都具有较好的学习和泛化能力,所有预测结果相对平均预测误差均不超过4%。酸碱质量比和硅铝质量比参数作为神经网络输入层的添加,虽略微提高模型对训练样本的拟合程度,但也导致验证时过拟合现象的发生,模型对新样本的拟合优度下降。采用SiO_(2),Al_(2)O_(3),Fe_(2)O_(3),CaO,MgO和Na_(2)O+K_(2)O的质量分数6个参数作为输入变量的GA-BP模型最为适合,其对测试集数据的预测相对平均误差为3.45%,低于常规BP神经网络模型3.79%的误差。

煤灰流动温度的预测研究

利用回归分析法与Factsage软件法建立了煤灰流动温度的预测模型,并将所得预测公式与3个典型经验公式进行对比。结果表明,利用回归分析法建立的预测模型的预测效果整体优于典型经验公式,其中利用最小二乘法建立的预测公式效果最佳,误差在50℃内的概率为88.6%,在80℃内的概率为95.5%。利用Factsage软件法建立灰流动温度预测公式相关性系数为0.86,该公式对于预测煤灰流动温度具有一定的普适性和准确性。

化学组分及单组分熔融温度与煤灰熔融温度的相关性分析

提出考虑煤灰各成分熔融温度与煤灰化学成分含量的统计分析判别方法及神经网络判别方法。对170多种中国煤质采用2种方法的计算结果与实验数值的比较结果表明,使用统计分析能将煤灰熔融温度的计算命准率提高到80%以上,使用神经网络方法的命准率达100%,且均不需要将煤质分类判别。提高判别方法命准率的核心机理是:煤灰的结渣特性主要取决于煤灰中各化学成分的百分比含量,同时也取决于各物质的熔点温度。这一机理与很多电站锅炉通过掺烧高灰熔点煤降低结渣程度的实际运行事实和试验结果相吻合,提高了各种煤质的结渣特性判别的通用性和命准率。神经网络方法具有智能优化的特点,比统计分析方法更具有普适性和高命准率。

煤灰流动温度的预测数学模型

煤灰组成对煤的熔融性有着及其重要的影响。选取尔林兔、王家塔和大柳塔3种煤两两互配得到30组煤样,研究了煤灰不同成分对其熔融温度的影响,结果表明:Al_2O_3、Fe_2O_3和TiO_2均可提高煤灰的流动温度,而SiO_2、CaO和MgO可降低煤灰流动温度。

利用灰成分预测煤灰熔融温度的模型研究

以149种硅铝比在1.8~3.0之间、碱性组分质量分数小于30%的煤样的灰流动温度(FT)为基础,引入影响因子FI,通过最小二乘法进行拟合,建立了关联各煤灰氧化物成分的熔融温度预测模型,相关性系数达0.974 2,该模型预测值与实验结果有较好的一致性。

大体积粉煤灰混凝土水闸墙温度场分析

从某大体积粉煤灰混凝土水闸墙现场监测温度出发,分析了大体积粉煤灰混凝土温度场的计算原理,利用有限元软件对该水闸墙的温度场进行了有限元数值模拟分析。

煤灰化学组成与煤灰熔融温度关系的探讨

煤灰化学组成是影响煤灰熔融温度的关键因素。煤灰中各化学组成随着含量升高多数使煤灰熔融温度先降低后升高,一些低含量煤灰化学组成对煤灰熔融温度也有较大影响。增加煤质数据积累量、全面考虑影响煤灰熔融温度的因素、提高化学组成测量的精确度再利用多次优化拟合可以获得准确度高、适用性好的回归公式。

淮北煤晶体矿物组成对煤灰熔融温度的影响

利用X-射线衍射分析方法(XRD)对淮北原煤中的晶体矿物组成及含量进行了定性分析,揭示出不同晶体矿物对煤灰熔融温度影响的差异性。利用数学分析和回归方程来探讨原煤中不同晶体矿物含量与煤灰熔融温度之间的关系,并判断这种煤在燃烧过程中炉砖的腐蚀情况等,为煤和煤灰的综合利用提供重要的参考资料。

添加助熔剂后朱集西煤灰熔融特性规律研究

以高灰熔点朱集西洗煤为对象,研究了助熔剂Ca CO3、Fe2O3、CaCO3/Fe2O3复合助熔剂以及CaMg(CO3)2对其煤灰熔融特性的影响。结果表明,各助熔剂均可降低煤灰熔融温度,但助熔效果与助熔剂种类和添加量有关,采用CaCO3/Fe2O3复合助熔剂以及Ca Mg(CO3)2在添加量较小时,助熔效果明显;利用Fact Sage热力学软件,分析了添加助熔剂对煤灰中矿物高温熔融行为的影响,为进一步掌握助熔剂的助熔机理提供理论帮助。

高效助熔剂对煤灰熔融特性的影响研究

研究了高效助熔剂对皖北LE煤煤灰熔融温度的影响,对添加高效助熔剂后灰渣在高温下的矿物组成及表观形貌进行XRD和SEM分析,并与添加石灰石助熔剂的灰渣进行了对比。结果表明,高效助熔剂可显著降低煤灰熔融温度,并且在添加量仅为石灰石助熔剂1/2时,便可使LE煤灰熔融温度符合液态排渣的气化炉的要求;添加高效助熔剂后,灰渣在高温下生成的堇青石、钙长石及镁铁铝氧化物等助熔矿物,能显著降低煤灰的熔融温度,同时使灰渣表面的气孔和颗粒状物质减少,使灰渣表面变得光滑。

府谷煤灰成分对其灰熔融性的影响试验研究

采用控制变量法逐个改变模拟灰中各化学组成含量,通过灰熔融性试验来研究府谷煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和CaO对灰熔融性的影响,并利用XRD图谱对添加不同含量CaO的府谷煤灰中物相组分进行了分析。结果表明,Fe2O3和MgO能降低灰的熔融温度,SiO2、Al2O3和CaO对灰熔融点的具有双重影响性。CaO在一定范围内可显著降低府谷煤灰的熔融温度,在加热过程中与莫来石、SiO2等反应生成多种高含钙化合物,各物质之间会形成低温共熔化合物,造成灰熔点降低;当钙含量过高时,CaO与方石英、钙长石反应生成假硅灰石、钙黄长石,使灰熔点升高。

准东煤灰熔融性与灰成分相关性分析

灰熔融性是判别结渣的主要依据之一,但部分准东煤灰熔融温度高,仍具有严重结渣倾向。为了分析准东煤灰熔融性与结渣倾向不吻合的原因,采用煤质数据对比分析法,研究了准东煤灰熔融性与煤灰成分的相关性,说明部分准东煤灰熔融性高主要是煤灰中碱性氧化物含量高引起,得出了准东煤的软化温度与煤灰中的碱性氧化物成分相关性较好,可用碱性氧化物含量/(碱性氧化物含量+酸性氧化物含量)或者当量碱性氧化物含量进行灰熔融性的初步判别,可为准东高钠煤的灰熔融性检测、锅炉设计及电厂的安全燃用提供参考和依据。

弱还原气氛下不同化学成分对煤灰熔融性的影响

以宁煤煤灰为研究对象,研究了高岭土、Ca2SiO3、Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等添加剂在弱还原气氛中对煤灰熔融性的影响。实验结果表明:SiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO对煤灰熔融温度的影响基本都是随氧化物含量增加先降低后升高;酸性矿物高岭土可以显著提高煤灰的熔融温度;碱性矿物Ca2SiO3可以降低煤灰的熔融温度。在一定的含量范围内,高岭土、Al2O3、SiO2均可提高煤灰熔融温度,但高岭土效果较好;Ca2SiO3、Fe2O3、CaO均可降低煤灰熔融温度,Ca2SiO3下降效果较为明显。

型煤原料粒度、配煤/灰比和助剂对煤灰熔融特性的影响

研究了型煤原料粒度、助剂及配煤对型煤灰熔融特性的影响.结果表明，原料粒度大于3．2 mm的型煤灰熔融温度高于粒度小于3．2 mm 型煤灰熔融温度；型煤中的低灰熔点煤含量在90％～98％之间时，其煤灰流动温度可降至1350℃以下；2种高灰熔点煤中 CaO 添加量分别在8．09％～10．92％和5．01％～8．07％之间时，其煤灰流动温度可降至1350℃以下；Fe2O3的添加量分别大于9．26％和4．95％时，其煤灰流动温度可降至1350℃以下；MgO对煤灰流动温度的降低效果不明显；灰中化学组成间反应生成低温共熔物是温度降低的主要原因.

基于配煤矿物组成对煤灰熔融特性的影响研究

选取两淮煤矿具有代表性的2个煤样,分别与低灰熔融温度HM150煤进行相配,并通过X-射线衍射(XRD)对实验配煤煤样及其灰样中矿物组成以及相对百分含量作了分析,探讨了矿物种类及其相对百分含量对煤灰熔融温度的影响。研究得出:两淮煤其煤灰熔融温度过高的主要原因是其含有大量的高岭石和石英等矿物,石英、高岭石含量越高,煤灰熔融温度越高。配煤改善煤灰熔融温度的主要原因是它改变了原煤中的矿物组成。如要满足工业GE气化炉的运行要求,淮南煤和淮北煤均要配入比例高于50%的HM150煤。

冷轧摩擦铁粉对河南九里山煤灰熔融性的影响

为实现冷轧磁过滤产物废弃物的资源化利用,结合大型煤气化气化炉液态排渣要求,考察了以冷轧磁过滤产物回收的摩擦铁粉的基本物化性质,研究了摩擦铁粉作为助熔剂对河南九里山煤(RC)灰熔融性的影响,通过X射线衍射研究了煤灰的矿物组成变化,并分析助熔机理过程。结果表明,冷轧摩擦铁粉的颗粒尺寸为0.6~16μm,远小于煤粒度(200μm),铁含量(以氧化物中的金属含量计)超过98%,可作为高熔点煤的铁基助熔剂使用。RC煤灰在高温下生成莫来石时,其灰熔融温度高达1 510℃,添加2%的摩擦铁粉为助熔剂可使RC煤灰熔融温度降至1 340℃,原因在于添加2.0%摩擦铁粉的煤灰以赤铁矿和石英为主,在弱还原性气氛下,含铁氧化物易被还原成FeO,FeO在高温下与煤灰反应生成铁橄榄石和铁尖晶石等低温共熔化合物,可降低煤灰熔融温度。

配煤和添加助熔剂降低淮南煤灰熔点的实验研究

淮南矿区煤炭资源虽然富足,但按照GB/T219-2008《煤灰熔融性的测定方法》对淮南煤的煤灰熔融性测定,淮南矿区高灰分煤较多,灰熔融性温度基本都高于1500℃,无法直接用于液态排渣的气化炉。为了让淮南的高灰分煤能够应用于Texaco气化技术,本文研究了配煤和添加助熔剂对高灰熔点淮南煤煤灰熔融特性的影响。实验结果表明,配煤和添加助熔剂均能降低淮南煤灰熔点。SH煤的配煤效果要好于YM煤。添加60%的SH煤可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。FHD#和KZ5#助熔剂的助熔效果要好于KZ1#和KZ19#。5%FHD#和KZ5#的添加量可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。

高钠煤在气流床干煤粉气化中的应用研究

高钠煤由于Na2O含量较高,导致其灰熔点较低而影响其直接作为气流床干煤粉气化的原料用煤。本文采用配煤技术对高钠煤灰熔融特性进行调控,利用煤样组成的差异,研究高钠煤作为气流床干煤粉气化工艺原料用煤可行性。实验结果表明:将Mxj和Mnxm煤样按照1∶1进行复配,复配后煤样灰分含量15%,复配煤灰属于典型的玻璃体渣,黏度15~50 Pa·S时对应温度为1460~1370℃,处于气流床干煤粉气化炉操作温度范围内,且复配煤样的流动温度和软化温度之间差值为41℃,在工业应用中十分有利于进行气化操控,完全可以满足气流床干煤粉气化原料用煤要求。

利用混料试验设计复配煤气化高效助熔剂

为降低皖北LE煤气化过程中煤灰熔融温度,减少助熔剂的添加量,利用混料试验设计对四种助熔剂(A,B,C,D)进行复配,建立各助熔剂配比与流动温度之间的回归模型,确定高效助熔剂的最优配比。结果表明,回归模型高度显著,模型预测的煤灰熔融温度与实测值相差较小;当B∶C∶D=0.5∶0.25∶0.25时,助熔效果最佳;高效助熔剂可显著降低煤灰熔融温度,同时添加量为石灰石助熔剂的1/2时,可使煤灰熔融温度达到煤气化入炉煤的要求。

燃煤结渣特性的研究

为了准确预测燃煤的结渣特性,对4种不同地区煤样的煤灰化学成分及煤灰熔融温度进行测定,根据结渣特性判别指标对燃煤的结渣特性进行预测,并利用结渣性测定仪考察空气流量对4种煤样结渣率的影响,通过判别指标预测及实验对照分析,综合得出了4种煤样的结渣倾向。研究表明,煤灰化学成分及煤灰熔融温度是影响燃煤结渣特性的主要因素,外界条件也在一定程度上影响燃煤的结渣特性。