动力煤混烧评价决策支持系统模型库系统研究.pdf
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1、西安工业大学硕士学位论文动力煤混烧评价决策支持系统模型库系统研究姓名:王伟申请学位级别:硕士专业:计算机软件与理论指导教师:范会敏20080512动力煤混烧评价决策支持系统模型库系统研究学科:计算机软件与理论研究生签字:勋卞衫 刀指导教师签字:似见摘要本文从分析火力发电厂动力用煤现状入手,在详细研究动力配煤技术与决策支持系统理论的基础上,提出把决策支持系统引入到动力配煤领域。以动力配煤技术和决策支持系统技术为支撑,研究出能实现高效、精确的动力配煤设计要求的动力煤混烧评价决策支持系统,并把该系统成功的应用到昆明二电厂,该系统能辅助火电厂配煤工作人员进行高效、准确的配煤决策,在电厂运行中可大大简化
2、动力配煤的设计过程,提高安全性、节约实验成本、提高工作效率。论文重点放在配煤模型库系统的研究上,着重论述了配煤决策模型的建立、表示、组织、调用;模型字典结构;模型文件管理;模型库的存储与组织;模型库管理系统等动力煤混烧评价决策支持系统模型库子系统关键技术的研究与设计。在本文中应用面向对象技术表示配煤决策模型;利用关系数据库技术组织存放模型字典;采用三层结构存储和组织配煤模型;提出采用“基 和“靶 相匹配的概念运行配煤决策模型技术;并设计了简单的模型库管理系统对配煤模型进行管理。关键字:动力配煤技术;决策支持系统;模型库系统;面向对象技术;R e s e a r c ho nM o d e lB
3、 a s eS y s t e mo fD e c i s i o nS u p p o r tS y s t e ma b o u tP o w e rC o a lB l e n d i n gD i s c i p l i n e:C o m p u t e rS o f t w a r ea n dT h e o r yS t u d e n tS i g n a t u r e:S u p e r v i s o rS i g n a t u r e:孙M 批认A b s t r a c tT h ep a p e rf i r s t l yd i s c u s s e st h
4、 ep r e s e n ts i t u a t i o no fc o a lb l e n d i n g,a n do nt h eb a s e so fr e s e a r c ho nc o a lb l e n d i n gt e c h n o l o g ya n dD e c i s i o nS u p p o r tS y s t e m,T oi n t r o d u c eD e c i s i o nS u p p o r tS y s t e mi n t of i e l do ft h ec o a lb l e n d i n g,I no r
5、d e rt oa s s i s tt h ew o r k e rw h ow o r ki nt h ep o w e rp l a n tt om a k eah i g h-e f f e c t,a c c u r a t es c h e m eo fc o a lb l e n d i n g S u c c e s s f u ld e v e l o p m e n to ft h ec o a lb l e n d i n gb u r n i n ge v a l u a t i o nD e c i s i o nS u p p o r tS y s t e mw h
6、 i c hh a sb e e na p p l i e dt ot h ep o w e rp l a n ti nK u nM i n g,a n dt h a ti nt h eo p e r a t i o no ft h ep o w e rp l a n ti tc a nb eg r e a t l ys i m p l i f i e dt h ed e s i g np r o c e s so fc o a lb l e n d i n g,i m p r o v es e c u r i t ya n dt h ec o s ts a v i n ge x p e r
7、i m e n t,a n di m p r o v i n gw o r ke f f i c i e n c y T h i sp a p e rf o c u so nt h em o d e lb a s es y s t e m,e m p h a t i c a l l yd i s c u s st h eb u i l da n de x p r e s so fc o a lb l e n d i n gm o d e l,o r g a n i z a t i o n,d i c t i o n a r ys t r u c t u r e,d o c u m e n tm
8、 a n a g e m e n t,a n ds t o r a g eo fc o a lb l e n d i n gm o d e l s,a n dt h et e c h n o l o g yo fc o a lb l e n d i n gm o d e l s r u n n i n g,t h ed e s i g no fc o a lb l e n d i n gm o d e l s m a n a g e m e n ts y s t e m,a l s oh a ss t u d i e dt h ec o n t e n t so ft h er e l e v
9、 a n ts u c ha st h em o d e lb a s es y s t e m I nt h i sp a p e ra p p l i c a t i o no b j e c t-o r i e n t e dm e t h o de x p r e s s i o nc o a lb l e n d i n gd e c i s i o nm o d e l;S t o r a g et h em o d e ld i c t i o n a r yu s i n gt h er e l a t i o n a ld a t a b a s et e c h n o l
10、 o g yo r g a n i z a t i o n;U s e st h r e es t r u c t u r el o a da n dt h eo r g a n i z a t i o nc o a lb l e n d i n gm o d e l;P r o p o s e dt h eu s e t h eb a s e a n d“t h et a r g e t m a t c h e sc o n c e p tm o v e m e n tc o a lb l e n d i n gd e c i s i o nm o d e lt e c h n o l o
11、g y;A n dh a sd e s i g n e dc o a lb l e n d i n gm o d e lb a s em a n a g e m e n tl a n g u a g ea n dS Oo ni st h i sa r t i c l eM a i nc o n t e n tK e yW o r d s:P o w e rC o a lB l e n d i n gt e c h n o l o g y;D e c i s i o nS u p p o r tS y s t e m;M o d e lB a s eS y s t e m;O b j e c t
12、-O r i e n t e d;学位论文知识产权声明学位论文知识产权声明本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间学位论文工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后,使用学位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。大学有权保留送交的学位论文的复印件,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)学位论文作者签名:指导教师签名:t拂I葫芝勉日期:加莎t 歹l学位论文独创性声明学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道
13、德,本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的成果,不包含本人已申请学位或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。文作:动争指导教师签名:诳级1 绪论1 1 课题提出1 绪论1 1 1 研究动力配煤的必要性我国是以煤炭为主要能源的国家【l J,在我国各种能源资源中,煤炭资源最为丰富,2 0 0 6年探明的储量为1 1 4 5 亿吨。煤炭的生产量与消费
14、量均占世界首位。2 0 0 6 年,我国的煤炭产量为2 3 8 0 亿吨,占世界总产量的3 9 4,消费量为1 1 9 1 亿吨,占世界总消费量的3 8 6。全国每年用于直接燃烧的动力煤约占煤炭总消费量的8 0,其中发电约占3 2,工业锅炉、窑炉约3 5,民用及其他1 0 以上。从中国的国情出发,在今后及相当长的时间内,我国以煤炭为主要能源的结构在今后几十年时间内不会被改变,到2 0 5 0 年亦将占6 0 左右1 2 1 1 3 1。但是当前,我国煤炭燃用过程中主要存在三个方面的问题【4 1:1)煤炭热能利用率低。煤的热能利用率在火力发电厂电厂仅为3 3 -3 4(m 际先进为4 0 以上)
15、,工业锅炉仅为5 5 6 0(国际先进为8 0-8 5 0),工业窑炉则更低至2 0 9 6 3 0。造成煤炭热能利用率低的原因,主要由于燃煤来源渠道多、煤种杂、质量不稳定,偏离锅炉等燃烧设备的设计煤种造成。2)燃煤污染物排放严重。煤炭燃烧时产生S 0 2,N O X、烟尘及其它有害物质。以我国为例,2 0 0 6 年,工业烟尘和S 0 2 的排放量分别为8 6 4 5 万吨和2 5 8 8 8 万吨,占当年全国总排放量的7 9 5 和8 6 4【5】o 燃煤污染物排放是我国大气污染的主要来源。3)煤炭燃用设备安全性低、可靠性低。据统计,由于锅炉着火、燃烧、结渣、磨损及腐蚀等问题引起的电站锅炉
16、事件占总事件的4 0 以上。要改变这一现状,发展以提高煤炭利用率和减少污染为宗旨的洁净煤技术(C l e a nC o a lT e c h n o l o g y,简称C 是切实而有效的现实选择1 6 J 1 7 J【8 J。洁净煤技术的含义是指在煤炭加工和利用过程中旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。当前已成为世界各国解决环境问题主导技术之一,也是高新技术国际竞争的一个重要领域。我国煤炭消耗量大、选洗率低、利用率低、单位能耗产生的污染大,这些都决定了开发和应用洁净煤技术的必要性和紧迫性。中国政府已经把发展洁净煤技术作为一项重大的战略性措施列入中国2 1 世
17、纪议程,并于1 9 9 5年成立了洁净煤技术开发和推广领导小组。中国洁净煤技术“九五”计划和2 0 1 0 年发展纲要已得到国务院批准,洁净煤技术作为能源发展的主导技术将得到重视和发展。洁净煤技术是我国能源的未来【叭。研究、开发和利用适合我国国情的中国洁净煤技术是一项具有重大意义的战略性课题。中国洁净煤技术的核心是提高利用率和减少污染,从而使煤炭成为洁净、高效、可靠的能源。根据我国煤炭开采利用的特点及对环境的影响,洁净煤技术应包括煤炭的洁净开采和污染控制,主要包括下面四个领域的技术:西安工业大学硕士学位论文1)煤炭加工:选煤、动力配煤、型煤、水煤浆;2)煤炭转化:气化、液化、燃料电池;3)煤炭
18、高效洁净燃烧;4)污染排放控制与废弃物处理:烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层气开发利用和煤泥水的综合利用。在这个技术体系的框架中动力配煤技术是目前我国研究应用比较多的一种技术l l o l。1 1 2 研究动力配煤的重要性动力配煤技术是以煤化学、煤的燃烧动力学和煤质测试等学科和技术为基础,将不同类别、不同质量的单种煤通过筛选、破碎、按不同比例混合和配入添加剂等过程,改变单种动力用煤的化学组成、物理性质和燃烧特性,充分发挥单种煤的煤质优点,克服其煤质缺点,提供可满足不同燃煤设备要求的煤炭产品的一种成本较低的技术。从而达到提高效率、节约煤炭和减少污染物排放的目的【1 1 J。动力配煤就是要发挥各
19、种单煤的优点,相互取长补短,使原本不适合单烧的煤,经过合理的配置,制成一个“新煤种,使煤质与锅炉特性相适应,并能保证配煤质量有相对的稳定性。由于配煤中尽量扩大储量比较丰富的煤种的比例,故可以节约优质煤,做到物尽其用,因此动力配煤在国内外得到广泛的应用。任何类型的锅炉和窑炉对煤质均有一定的要求,在现有条件下,要提高锅炉热效率,就要保证锅炉达到正常高效运行,使燃煤特性与锅炉设计参数相匹配。煤质过高或过低都难以达到最佳效果。在满足燃煤设备对煤质要求的前提下,采用动力配煤技术可最大限度地利用低质煤、或更充分地利用当地现有的煤炭资源。不同种类煤的相互配合,还可以按不同地区对大气环境、水质的要求,调节燃煤
20、的硫分及氮、氯、砷、氟等有害元素含量,减少s Q,N O 及有害元素的排放,最大限度地满足环境保护要求。x概括而言,我国使用动力配煤主要有以下几个作用和意义:1)提高锅炉效率,节约大量煤炭,同时降低锅炉事故率;锅炉热效率的高低是衡量其节约或浪费煤炭的重要依据。而决定锅炉热效率的因素有三条:炉型的先进性、燃用煤种的燃料特性和操作人员的操作水平。在我国燃煤锅炉热效率低的原因中最主要的还是实际燃用的煤炭与锅炉设计所用的煤炭不一致,各煤种之间燃烧性能相差甚远,煤质与炉型严重脱节。过去一直采用的是以“炉改”去适应煤种或者是采用“实炉试烧煤炭 方式,虽然其效果也相当明显,但炉改耗费巨大,据统计,某电厂因为
21、解决煤质变化引起的出力下降,结渣、超温、磨损等问题所进行的炉改支出费用就达2 3 1 7 亿元人民币(1 9 9 3 1 9 9 4)。如果生产和使用动力配煤,以煤适炉,则既可节约大量炉改费用,又可提高锅炉效率,节约大量煤炭。2)通过“均质化来保证燃煤质量的稳定,使燃煤设备正常、高效运行;3)充分利用低质煤或当地现有煤炭资源,做到物尽其用,提高社会效益;2西安工业大学硕士学位论文长期以来,国家有关政策一直鼓励企业燃用劣质煤、当地煤。但由于很多地方煤炭资源的质量较差,企业使用的积极性不高。动力配煤的推广可以有效地改变这种状况,它能够使用户得到质量稳定的煤炭,同时,在配煤过程中能够使煤中的块末分开
22、,既可实现物尽其用,又节约运力,使煤炭得到合理利用。4)调节燃煤中硫及其它有害物质的含量、满足环保要求。在动力配煤的配制过程中,通过添加适当的高温固硫添加剂可大大减少燃用配煤所产生的S 0 2 排放量,同时,由于燃烧效率的提高,排放烟气中的未燃尽粉尘及其它有害成分也能够相应减少,减少了环境污染,并可使企业免支或少支S 0 2 排放费。1 2 项目背景及研究意义如前面部分所述,我国火力发电用煤约占原煤消耗的三分之一,而且发电用煤量的比例还会逐渐提高。同时火力发电厂的燃料成本占整个发电企业发电成本的7 0 8 0。再加上近些年全国发电用煤持续紧张,煤质下降,价格大幅上扬,给我国多个以火力发电为主营
23、业务的电力集团公司燃料成本控制带来了巨大的压力。据统计,2 0 0 5 年某集团公司煤炭总成本同比增加3 0 1 8 亿,其中由于煤炭价格上涨就使公司多支出燃料成本1 9 3 6亿【1 0 l。因此,在这种情况下,如何降低成本,对于火力发电企业来说,首先要考虑的就是该如何降低燃料成本。所以变更煤种和实现燃料的科学混烧,对于电厂降低成本,将起到最直接、最明显的作用。因此许多大型火力电站必须燃用混配煤,据统计有超过5 0 的电厂烧非设计煤种或混配煤【1 2 1。因此,积极发展动力混配煤技术,提高动力用煤的配煤比重是一种符合当前我国技术、经济水平的有效措施。燃用混煤时,若煤种选择恰当、混合均匀、配比
24、合理,并创造良好的燃烧条件,则能发挥各煤种的优越性,取长补短,给锅炉的安全和经济性带来良好的影响。针对上述情况,迫切需要深入地研究如何设计和优化配煤方案及其系统,为大型电站提供合理的掺烧比例。而动力煤混烧决策方法,传统的是采用实验室研究结合实炉试烧,或直接进行实炉试烧方案。该方法存在着效率不高、容易出错、工作量大、不安全等弊端,不利于进行多煤种混配,且不适合集团公司进行大范围的决策。因此,火电厂的配煤必然要向信息化的方向发展。目前,一些电厂已经开发并使用计算机配煤软件进行煤种混配,极大地提高了动力配煤的效率和信息化水平。然而,目前现存的大部分配煤软件就本质来讲,仅仅是用计算机代替了传统方式的混
25、煤实炉试烧,并没有对科学、合理的混煤特性、混煤参数、不同种类的煤种混配策略做更多的工作。因此,为了实现高效、精确的配煤管理系统的设计要求,现存的配煤系统正在朝着决策支持系统(D e c i s i o nS u p p o r tS y s t e m,D S S)的方向发展。决策支持系统是8 0 年代迅速发展起来的新型计算机学科,它的出现是要解决由计算机自动组织和协调多模型的运行对数据库中大量数据的存取和处理,达到更高层次的辅助决策能力。可见,对于火力发电企业来说,建立这样一个能对配煤进行辅助决策的决策支持系统,可以大大简化动力配煤的设计过程,提高了安全性、节约实验成本、3西安工业大学硕士学
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