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火电厂配煤模型研究

文档作者：杨圣春文档来源： 1．安徽电气工程职业技术学院 2．安徽电力公司培训中心		点击数：	更新时间： 2022年03月11日
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第25卷第1期
2012年1月
广东电力
GUANGD0NG ELECTRIC PoWER
Vo1．25 No．1
Jan．2O12
火电厂配煤模型研究
杨圣春
(1．安徽电气工程职业技术学院，安徽合肥230051；2．安徽电力公司培训中心，安徽合肥230022)
摘要：根据配煤的核心，通过确定动力配煤的优化配比，研究了燃煤电厂配煤模型的组成，建立了火电厂线性
配煤模型、非线性配煤模型和不确定性的配煤模型。对线性模型和非线性模型的目标函数和约束条件进行分析，
指出线性模型的建立和求解较简单，其实用性和操作性较强；而非线性模型的精确度虽高，但其纠结相对困难。
针对电厂配煤煤质参数的不确定性、可变性以及煤炭价格的波动性问题，利用区间规划方法对不确定性的配煤
模型进行分析，并通过算例验证其现场操作性更强。
关键词： 配煤；线性模型；非线性模型；不确定性； 区间规划
中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：1007．290x(2012)01．0036．04
Study on Blending M odel in Thermal Power Plant
YANG Shengchun ’
(1．Anhui Electrical Engineering Professional Technique College，Hefei，Anhui 23005 1，China；2．Training Center of An—
hui Electric Power Corporation，Hefei，An hui 230022，China)
Abstract：This paper studies on the composite of blending models in thermal power plant and builds linear blending models
with examples illustrating the application of linear models．Due to ash melting point of coal blending influences fouling of
boiler，it amends linear models．Non—linear blending models are established because of requirements for various coals like
coal ash，heating，moisture，sulphur，coal ash melting point in some power plants are very necessary．Uncertain models of
coal blending are established due to parameter uncertainty of coal quality，variability and volatility of the issue price of coa1．
Thermal power plants can choose different model to blend coals according to the actual situation．
Key words：coaling；linear model；nonlinear model；uncertainty；interval planning
当前，由于“市场煤”与“计划电”之间的矛盾，
我国的燃煤电厂多数采取非设计煤种的多种煤混合
掺烧的方式。因此，在保证锅炉安全运行的同时，
使配煤成本最低，对火电厂具有重要的现实意义。
配煤就是根据锅炉设备所需的煤质指标，将不同性
质的单种煤按照一定的比例混配起来，实现煤质互
补，满足锅炉安全稳定燃烧的要求。配煤的核心是
确定动力配煤的优化配比，即通过建立火电厂配煤
的数学模型来确定选定煤种的数量_1-2]。
1 配煤模型的组成
火电厂配煤模型由目标函数和约束条件组成。
收稿日期：2011．09．14
1．1 目标函数
配煤优化模型以最低配煤成本为目标，即在满
足锅炉安全运行的前提下使配煤成本最低的配煤方
案。
假设有 种单煤进行配煤，第『种单煤的成
本为cf，其配煤比为 f，则配煤的成本价
C = CjX j．
1．2 约束条件
电站锅炉对煤质各项指标的特定技术要求即是
配煤的基本约束条件。假设有 种单煤，要配制
具有m个技术指标为丁的配煤，若第 种单煤( =
1，2，3，⋯，n)的第 个技术指标(i：1，2，
3，⋯，m )为丁¨ 则用 种单煤配制出的第
个技术指标
第1期 杨圣春：火电厂配煤模型研究
T = TqXj．
：1
如适应某一炉型的第 个技术指标的上限为
ai，下限为b ，则用n种单煤配制的第 个技术
指标一定在a ～b 之间_3]。
由于在单位时间内(如1个月或1个季度)火电
厂进行配煤时可能因缺少某种单煤而影响其配煤计
划的完成，必须有约束条件来限制短缺煤种的配煤
比。设在一定时期内的计划配煤量为G，但第
种单煤量只有Hf，为保证计划完成，必须使第
种单煤占的配煤比 f不能大于H 在G中的比，即
f≤Hf／G。各电厂的情况不同，其约束条件也不
同。
2 配煤模型建立
2．1 线性模型
2．1．1 建立线性模型
2．1．1．1 目标函数
线性模型的目标函数包括：
a)当13,种单煤相配，成本最低，即
cmin=ΣCJXj；
=1
b)当 种单煤相配，优质煤配煤比最小，即
C m{ =X 『；
c)当 种单煤相配，劣质煤配煤比最大，即
C =X 『．
2．1．1．2 约束条件
线性模型的约束条件为：
Bf≤ Σ 丁 ，≤ ；
=1
Xj≤Hj／G；
ΣX『=100％；
J=1
X > 0．
2．1．2 算例
表1为3种单煤及电厂对校核煤质各项技术指
标的要求。通过线性配煤模型来确定最优配比，使
配煤原料成本最低。根据线性配煤模型，采用最优
方法中的循环判断法，步长精度取1％时，利用计
算机软件求得的最佳配煤比分别为：X =0．13、
X =0．11、X3=0．76。根据所得最优配比，计算
出配煤的干燥无灰基挥发分质量分数∞ =
31．78％，收到基低位发热量Q =23．182 MJ／ ，
焦渣特征(char residue characteristic，eRe)为3，
温度t=1 426℃ ，全水的质量分数COM,=4．5％，
可磨性指数(hardgrove grindability index，HGI)
为55。各项指标均符合电厂配煤要求，原料成本
达到最低，为227．79元／t。
2．1．3 线性模型改进
火电厂配煤燃烧的安全性是电厂必须首要考虑
的因素，煤的灰熔点是影响电站锅炉结渣特性的重
要原因之一。尤其是对煤灰熔点要求较高的锅炉，
其线性模型各项指标中，灰熔点的误差相对较大，
需要修正灰熔点的约束公式。
设有 种煤样进行配煤，既要考虑单煤所占
的比例，又要考虑其灰分产率的大小，建立修正的
煤灰熔点的约束条件为：
Σ A X t s』
f ≤ }—一≤ f。一．
ΣCoAjXj
J= 1
式中： Al为第 种单煤煤灰的质量分数；t 为单
煤的煤灰熔点；t。f为第J种单煤的煤灰熔点。
文献[4]用3种单煤进行配煤，实验结果表明：
利用修正的煤灰熔点约束公式计算的煤灰熔点值只
比实测值平均低18℃ ，最小相差14℃ ，最大不超
过29℃ 。
2．1．4 线性模型分析
表1 3种单煤及动力配煤各项技术指标
第25卷
火电厂线性配煤模型约束条件中的限制条件
是根据线性可加的原则，以单煤的技术指标及其
配比作为基本参数进行加权平均。其优点是模型
的建立和求解比较简单，可以用图解和单纯形法
或借助Lingo软件来求解，甚至用Excel就可得
到最优解。该模型的精度已经能够满足多数电厂
的要求，其配煤模型在电厂具有很强的实用性和
操作性。
2．2 非线性模型
浙江大学热能工程研究所等的研究表明，混煤
的煤质特性和燃烧特性与组成的单煤之间并不是简
单的线性关系，而是存在着复杂的非线性特征，需
要运用神经网络技术和模糊数学等现代数学方法建
立非线性电厂配煤模型 -7]。
2．2．1 目标函数
非线性模型的目标函数为
c i = CjXj，( = 1，2，3，⋯ ， )．
』=1
2．2．2 约束条件[3]
非线性模型的约束条件包括：
发热量
Qne：， ~f(xj，Qnc【，』， ，
，
， v山 ， 。，)≤ ，b；
干燥无灰基挥发分的质量分数
叫
．
~f(xj， Mt，
，
， vd f， ，)≤ vd
，
；
硫的质量分数
(S) ≤厂(Xj， (S))≤ (S)b；
全水的质量分数
∞
． 。~f(xj， ” ， ，
，
』， )≤
，
。；
灰熔点
t
， 。≤ 厂(X ，各单煤的灰成分分析)≤t。 ；
着火温度
t a~f(Xj，Qnet，J， ， f， vd
，
f ， 7)≤ b；
结渣特性
尺 ≤厂( ，各单煤的灰成分分析)≤R ；
燃尽特性
Dn~f(Xj，Q net，』， ，CO
，
，
，
， 。
，
)≤D 6·
式中：厂为各量的函数；Xf为配煤模型中单煤配
比； 为固定碳的质量分数；cU(S)为硫的质量分
数；Q 为单煤发热量； 为单煤挥发分。
2．2．3 模型分析
非线性模型的约束条件中，发热量、灰分、水
分、挥发分、灰熔点、着火特性、燃尽特性均采用
神经网络方法来预测；结渣特性采用模糊判别法；
硫分、灰分中的氧化镁(MgO)、二氧化钛(TiO )
等各成分数据可利用加权形式得到 ]。
该模型建立严谨，精确度有所提高，但求解相
对困难。若电厂对配煤的约束条件有严格限制，则
可利用该模型。
2．3 不确定性的配煤模型
线性和非线性配煤模型都假定单煤煤质参数为
不变的常量，而实际上，由于电厂来煤种类复杂，
煤质差异较大，煤质指标是随机波动的。因此，电
厂配煤往往要面对煤质参数的不确定性和可变性问
题。
将各单种煤的煤质指标和煤价看作区间变化的
不确定参数，建立不确定条件下的电厂配煤模型，
在煤质参数发生一定程度的波动时，仍能保证配煤
质量满足电厂要求。
2．3．1 区间规划方法
整数线性规划(interval linear programming，
ILP)是由Huang首先提出的用于解决模型中含有
区间不确定性的数学规划方法。区间数 被定义
为上下界已知，但其概率分布未知的区问。 =
[ 一，X ]：[t∈X l ≤ t≤ ]，其中X一和
X 分别为X 的上下界，只有当X一=X 时，
为确定数_8 91。
2．3．2 不确定性的配煤模型
不确定性模型的目标函数为
min C =ΣC』G十．
式中：Gf为单煤 的年耗量，t／a。
其约束条件包括：
挥发分
i ≤ ≤ ⋯ ；
厶u i
发热量
≤ Q ， ，
∞
叫
f， 鼢
第1期 杨圣春：火电厂配煤模型研究
其中
Σ ‰ G = ；
水的质量分数
．
( (M )G G ≤ (M) ；
』= 1
灰分
(Σw(A，) G )／ΣG ≤ ( ) ；
=1 J：1
硫的质量分数
(Σ ( )』 G )／ΣG ≤cU( ) ．
= I J： I
低位发热量要满足燃煤电厂生产所需的热值要
求，即年发电量 与单位发电热耗量Q 的乘积，
其中Qh=9．3 MJ／(kw·h)t 。
2．3．3 算例
某300 Mw 燃煤电厂选取3种单煤进行配煤。
3种单煤煤质特性的变化区间、煤价变化区间及混
煤的约束条件区间见表2。根据不确定性的火电厂
配煤模型计算的结果见表3和表4。
表2 3种单煤的煤质特性变化区间及混煤约束条件区间
不确定性的电厂配煤模型是根据电厂的实际情
况来定的，其配煤方案是在某一个区间段为决策者
提供多种选择，现场操作性强。
表3 不确定性电厂动力配煤优化模型的运算结果
表4 配煤的煤质特性
3 结束语
各电厂根据来煤的煤种指标以及锅炉的实际要
求来选择使用不同的配煤模型。当电厂配煤对约束
条件的要求不是很苛刻时，可近似地认为具有线性
可加性，利用线性配煤模型来进行配煤。当对煤的
灰熔点有特别要求时，可利用修正的线性配煤模型
求解，以得到较符合要求的约束条件。当对煤的灰
分、发热量、水分、硫分、灰熔点等各种煤质的要
求都非常苛刻时，就要选择非线性的配煤模型。当
来煤煤种变化较大，且价格波动较大时，可利用不
确定性的配煤模型，供决策者和操作者做出多种选
择。
参考文献：
Eli高飞，秦炜．我国能源现状及政策解析[J]．资源与发展，
2006(1)：31—35．
GAO Fei，QIN Wei Status Ouo of Energy in China and Policy
AnalysisEJ]．Resource and Development，2006(1)：31 35．
[2]丁海峰，宋兆龙．动力配煤技术及其自动控制系统的设计[J]．
清洁煤技术，2010，16(2)：89—92．
DING Haifeng，SONG Zhaolong．Coal Blending Technology
and Design of Automatic Control System[J~．Clean Coal Tech．
nology，2010， 16(2)：89·92．
[3]侯静，赵益坤．动力配煤的数学模型及优化解LJ]．太原理工
大学学报，2006，37(4)：486—488．
HOU Jing，ZHAO Yikun．Mathematical Models and Optimization
of Dynamically Admeasuring Coal[J]．Journal of
Taiyuan University of Technology，2006，37(4)：486-488．
84]高洪阁．配煤理论与固硫技术的基础研究[D2．青岛：山东科
技大学，2003．
GAO Hongge．Basic Research on Coaling Theory and Sulphur
Capturing[D]．Tsingdao：Shandong University of Technolo．
gY，2003．
[5]程军，曹欣玉，周俊虎，等．多元优化动力配煤方案的研究
rJ]．煤炭学报，2000，25(1)：81—84．
(下转第91页)
第1期 王佼：单端注入直流电压源的乒乓式转子接地保护在无刷励磁发电机中的运用 91
GUo Guangrong．The Earth Fault Protection for Generator
Rotor Field Coil EJ]．Automation of Electric Power Systems，
2003，27(20)：73-76．
E37高仕红，黄勇，钟建伟，等．无刷同步电机转子绕组接地检测
新原理的研究[J]． 电力系统保护与控制，2009，37(13)：
32—37．
GAG Shihong， HUANG Yong， ZH0NG Jianwei， et a1．
Study on New Principle of Rotor Windings’Grounding Detec—
tion of Brushless Synchronous Electrical Machine ]．Power
System Protection and Contro，2009，37(13)：32—37．
[4]刘念，谢驰．无刷励磁同步发电机旋转整流器故障的模糊神经
网络诊断_J]．继电器，2003，31(8)8—10．
LIU Nian，XIE Chi Diagnosis of Fuzzy Neural Network for
Rotating Rectifier Faults of Generators with Brushless Excitation[
J]．Relay，2003，31(8)8-10．
[5]安光辉，武亚娟．330 Mw 发电机无刷励磁系统运行分析_J]．
电网与清洁能源，2008，24(6)：45—47．
AN Guanghui，WU Yajuan Operation Analysis of Brushless
Excitation System of 330 Mw Generators[J]．Power System
and Clean Energy，2008，24(6)：45-47．
E6]陈俊，陈佳胜，张琦雪，等．超超I 界机组发电机定子和转子
接地保护方案[J]．电力系统自动化，2008，32(30)：101—
103．
CHEN Jun，CHE N Jiasheng，ZHANG Qixue，et a1．Genera．
tor Stator and Rotor Earth Fault Protection Scheme of Ultra．
supercritical Generating Unit[J]．Automation of Electric Power
Systems，2008，32(30)： 101-103．
[7]侯有韬，张丽丽．外加电源式定子接地保护影响因素的分析
LJ]．继电器，2005，33(12)：27—31．
HOU Youtao， ZHANG Lili Influencing Factors of Stator
Ground Fault Protection with Outside Sources[J]．Relay，
2005，33(12)：27．31．
[81李宾，屠黎明，苏义，等．发电机转子绕组接地保护综述_J]．
电力设备，2006，7(11)：33—36．
LI Bin， TU Liming，SU Yi，et a1． Summarization of One
Point Earth．fault Protection for Generator Rotor lJ ．Electri
cal Equipment，2006，7(11)：33—36．
[93兰华，张波，李卫国．乒乓式励磁绕组接地保护若干问题的分
析I-J]．电力系统保护与控制，2010，39(15)：28—32．
LAN Hua， ZHAN G Bo，LI Weiguo．Analysis of Ping-pong
Type of Rotor Earth Fault ProtectionEJ~．Power System Protection
and Control，2010， 39(5)： 28-32．
[1o3兰华，袁天刚，张木子，等．励磁绕组接地保护的分析_J]．
黑龙江电力，2010，32(6)：408—412．
LAN Hua，YUAN Tiangang，ZHANG Muzi，et a1．Analysis
of Excitation-winding Ground Protection[J]．Heilongjiang
Electric Power 2010，32(6)：408-412．
[11]卢继平，张向军，王晓健，等．交流励磁发电机转子绕组一
点接地保护lJ]．继电器，2008，36(1)：5—8．
LU Jiping，ZHANG Xiangjun，WAN G Xiaojian，et a1．
Rotor W inding One Point to Ground Fault Protection for ACexcited
Generators[J]．Relay，2008，36(1)：5-8．
[12]罗真，李书兴．发电机励磁回路两点接地保护的研究[J]．继
电器，2007，35(5)：81～84．
LUG Zhen，LI Shuxing．A Study of the Two-point Grounding
Fault Protection Scheme for Excitation W inding of Generator[
J]．Relay，2007，35(5)：81．84．
作者简介：王佼(1987)，男，河北保定人。在读硕士研究生，主要
研究方向为电力系统。
(编辑王夏慧)
和 和 扣 扣扣 和 扣 扣扣和扣 扣和 扣
(上接第39页) [83 HUAN G G H，BAETZ B W，PATRY G G，et a1．A Grey
CHE NG Jun，CAO Xinyu，ZHOU Junhu，et a1．Multioptimi．
zation Technology for Power Coal Blending[J]．Journal of
China Coal Society，2000，25(1)：81-84．
[63余星，王学敏，彭迪．关于动力配煤的意义及模型讨论[J]．
选煤技术，2010(2)：51—53．
YU Xing，WANG Xuemin．PENG Di．Discussion on Meaning
and Model of Dynamic Coaling[J]．Coal Preparation Techno1．
ogy，2010(2)：51-53．
[7]周俊虎，沈彬彬，陈寅彪，等．基于遗传算法的动力配煤方案
的Beltzmamm优化模型的研究[J]．动力工程，2003，23(4)：
2598—2602．
ZHOU Junhu，SHE N Binbin，CHEN Yinbiao，et a1．Research
on Boltzmann Optimization M odel for Coal Blend Based on
Genetic Algorithm[J]．Power Energeering，2003，23(4)：
2598．2602．
Dynamic Programming for W aste—management Planning under
Uncertainty[J]．Journal of Urban Planning and Development．
1994(9)：132．156．
[9]张晓萱，黄国和，席北斗，等．不确定性的电厂动力配煤优化
模型 J]．华东电力，2008，36(6)：73—75．
ZHANG Xiaoxuan，HUANG Guohe，XI Beidou，et a1．Coal
Blending Optimization Models for Power Plants under Uncer·
tainties[J]．East China Electric Power，2008，36(6)：73．75．
作者简介：杨圣春(1966)，男，安徽寿县人。副教授，工学硕士
从事电厂优化运行、节能与环保研究及高等职业教育。
(编辑查黎)

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