基于机器学习的飞灰含碳量预测模型比较研究

锅炉飞灰含碳量是衡量锅炉燃烧效率的重要指标之一,基于机器学习构建了一套能够准确预测飞灰含碳的模型。首先,借助随机森林算法解决了飞灰含碳实测值与其他输入特征频率不一致的问题;其次,采用基于随机森林的递归特征消除方法,从30个原始输入特征中提取出9个输入特征,在降低模型计算量的同时提高了预测准确度;最后,以某电厂330 MW机组锅炉实际运行数据,建立了线性回归、决策树、KNN、随机森林、Catboost、XGBoost 6个机器学习模型对飞灰含碳量进行预测。预测结果发现：决策树、KNN、随机森林和XGBoost模型预测效果较好,均方误差分别为0.010、0.009、0.006和0.006,线性回归模型表现最差;构建的预测模型在锅炉低、中、高负荷下均保持稳定。     

新型湿式相变凝聚除尘、节水及烟气余热回收一体化系统性能研究

基于高湿烟气降温时大量水蒸气冷凝过程中的相变团聚和潜热释放,设计开发了集除尘、节水和汽化潜热回收一体化的湿式相变凝聚系统,并在首次独立应用后,实现了280 t/h燃煤锅炉粉尘超低排放。该系统布置在湿法烟气脱硫系统(WFGD)与烟囱之间,采用锅炉补水(除盐水)作为冷却介质,在脱除烟气颗粒物同时,实现深度节水和烟气余热回收。实际应用结果表明:在90%负荷和75%负荷2个测试工况下,该系统对颗粒物的脱除效率分别为53.05%、71.11%,颗粒物排放质量浓度均低于5 mg/m~3,最大收水量为4.32 t/h,最高回收热量为3.59 MW。     

高碱煤燃烧过程中屏式过热器分层结渣机理研究

中国的准东煤储量巨大,但由于其Na、Ca含量较高,燃烧准东煤的锅炉炉膛出口过热器表面上结渣和沾污问题严重。为了阐明其结渣机理,对某350 MW锅炉出口屏式过热器（烟气温度1 000 ℃左右）的焦样进行分析,发现焦体内部存在明显的分层结构,不同层焦样中元素含量明显不同,化合物形态也存在较大差异。这是由于在焦体发展过程中,随着沉积表面温度逐渐升高,焦体的灰颗粒之间发生差异较大的物理化学反应而形成的。通过对不同层焦样的化合物形态进行整理并详细分析,最终提出了各层不同化合物的形成机理。     

准东地区粉煤灰改性做高碱煤缓焦剂的熔融性能评估

准东煤高含量碱金属引起的严重结渣和沾污问题已引起了广泛关注。目前电站锅炉大多采用添加高岭土的方式来缓解结渣,但由于高岭土成本较高,以及当地大量粉煤灰无法处理,因此提出将粉煤灰处理后用作高碱煤缓焦剂。本文针对粉煤灰缓焦剂的熔融特性进行评估,并采用X射线荧光光谱分析(XRF)和X射线衍射分析(XRD)对不同处理方式下的粉煤灰进行分析,获得其熔点发生变化的原因。结果表明:不同粒径下的原粉煤灰熔点基本相同,经过水洗后的粉煤灰在中等粒径下熔点升高仅30℃左右,而37μm和100μm的粉煤灰经过水洗后不变;酸洗粉煤灰后100μm的粉煤灰熔点升高超过100℃,而其他处理方式下的粉煤灰熔点基本不变;100μm的粉煤灰主要来源于外来矿物和添加的高岭土,经过酸洗,Na和Ca的氧化物或无机盐溶于盐酸,使灰中SiO2含量大幅度升高,进而使灰熔点升高。     

高氯煤的研究进展和应用技术现状

我国新疆地区煤炭储量占全国预测煤炭储量的近40%,其中沙尔湖煤作为典型的新疆煤种之一,其储量近1000亿吨,该煤低灰、低硫、着火特性极佳,但是煤中氯含量可超过1%,如此罕见的高氯特性导致该煤在高效燃煤发电和现代煤化工中的结焦、沾污和腐蚀问题极其严重,制约了沙尔湖煤的安全、高效和清洁利用。在该技术背景下,对国内外高氯煤的研究进展和应用技术现状进行了综述,主要包括：1）世界和中国高氯煤的燃料特性、分布特性和利用技术现状;2）煤中氯的赋存形态,包括无机形态(与矿物元素结合形成离散的氯化物、含氯复杂矿物、存于孔隙水中离子形态)和有机形态(弱结合吸附形态,强结合共价形态);3）燃烧和热解过程中氯释放的影响因素和氯的迁徙形态及特性;4）高氯煤燃用过程中氯诱导的受热面沾污和腐蚀机制;5）燃烧过程中二噁英和汞等重金属与氯的耦合作用机制;6）氯的控制技术,包括炉前、炉内和炉后控制技术。基于文献调研和分析研究,为今后高氯煤领域的基础研究重点和技术研发方向提出建议。     

掺烧生物质对660 MW燃煤机组锅炉影响研究

生物质能源是零碳燃料,在我国能源转型以及“碳中和”战略中处于极其重要的地位,基于某660 MW机组直流摆动式四角切圆超临界燃煤锅炉,开展秸秆生物质掺烧试验,研究掺烧量对燃烧特性、飞灰可燃物、锅炉效率以及水泥特性的影响。结果表明:在不新增加设备情况下,利用原有F层制粉系统可将生物质压型块粉碎、磨制后送入顶层燃烧器区域;在600 MW和500 MW负荷,掺烧生物质30、40、50 t/h（掺烧质量比为11.8%~19.7%）,炉内保持正常着火和稳定燃烧,未见着火提前现象,炉膛出口烟气温度变化未超过30 ℃,锅炉效率始终保持在93.9%~94.1%,且掺烧生物质对NOx、SO2影响甚微;掺烧生物质后的粉煤灰28天强度活性指数在75%以上,且安定性、需水量、比表面积、安定性、抗折强度符合建筑用材标准。     

高碱煤燃烧过程细颗粒物排放特性

准东煤储量巨大,但由于其碱金属和碱土金属含量较高,准东煤燃烧时会生成更多的细颗粒物。在一维沉降炉上对新疆准东地区高碱煤、准南低碱煤及混煤燃烧过程细颗粒物的排放特性进行了研究,对其燃烧生成的颗粒物粒径分布、生成浓度、元素组成进行了分析,获得了高碱煤中Na,K,Mg,Ca,Fe在细颗粒物中的分布及对细颗粒物生成特性的影响。结果显示:高碱煤燃烧生成的细颗粒物主要由Na,K,Mg,Ca的硫酸盐和氧化物组成;低碱煤燃烧产生的细颗粒物量明显减少;同时发现了低碱煤的掺烧有明显降低细颗粒物生成量的协同效应,Ca,Fe在混烧降低PM_(10)过程中起到了重要作用。     

燃煤工业锅炉超低排放改造后微细颗粒物排放特征研究

采用切割器+滤膜的取样系统,对超低排放改造后的循环流化床(CFB)锅炉、链条炉产生和排放的微细颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5)和PM_1)进行了现场测试。结果表明,CFB锅炉炉膛出口的微细颗粒物浓度远大于链条炉。CFB锅炉布袋除尘器对微细颗粒物的脱除效率可达98.12%～99.56%,而对应链条炉只有90.0%～93.6%。脱硫塔和湿式电除尘对微细颗粒物联合脱除效率约为50%～60%,脱除效果较为明显。超低排放改造后PM_(10)、PM_(2.5)和PM_1排放因子分别为0.028～0.033kg·t~(-1)、0.025～0.028 kg·t~(-1)和0.014～0.017 kg·t~(-1)。最终排放的PM_(2.5)占PM_(10)的百分比为85.2%～88.6%。这些结果对修订《大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南》有参考意义。