混合生物质灰熔融性与燃烧特性的协同研究

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生物质可作为电煤替代能源解决我国煤炭资源日益短缺的问题。我国生物质燃料一般分布较为分散,单一种类的供应量有限,以单一种类生物质为燃料较难保证生物质燃料利用系统的连续高效经济运行。将生物质混合燃烧是解决这一问题的有效途径。目前国内外对混合生物质燃料的研究尚属空白,具有较大的研究意义。国内外对电厂燃料大多专注于热解特性、燃烧特性、灰熔融性、污染物排放特性等某一方面进行研究,而本文对山东地区生物质的混合物进行燃烧特性和灰熔融性两个方面研究,并提出燃烧特性-灰熔融性协同评价指标,从两方面对混合生物质燃料优劣做出综合评价。首先,利用TGA/SDTA851e综合热分析仪对混合生物质的燃烧特性进行研究,并利用支持向量机模型对综合燃烧特性进行预判,利用回归公式对综合燃烧特性指数进行预测。研究表明:随着一种生物质含量的增加,混合生物质的TG/DTG曲线整体向该生物质移动,综合燃烧特性亦向其靠拢;利用单生物质的工业分析结果,通过经遗传算法与交叉验证优化的支持向量机分类模型,可对混合生物质综合燃烧特性进行预判,正确率为100%,运行时间为4.4s;利用单生物质的工业分析结果,通过回归公式,可对混合生物质的综合燃烧特性指数进行近似计算,平均绝对误差为1.68。其次,利用EDS确定单生物质的灰成分,通过YX-HRD型灰熔融性测定仪测定生物质及混合生物质灰熔点,并利用支持向量机模型对混合生物质灰熔点进行预测。研究表明:随着高灰熔点生物质含量的增加,混合生物质灰熔点呈现上升趋势;利用单生物质灰成分,通过经粒子群算法与交叉验证优化的支持向量机回归模型,可对混合生物质灰熔点作出预测,平均相对误差为2.33%,运行时间为2.33s;比起经典的网格搜索,经遗传算法或粒子群算法优化的支持向量机模型能在较少的时间内获得较好的预测准确度,比起未用交叉验证,采用交叉验证的支持向量机模型能够获得较强的泛化能力。最后,利用归一乘积法建立混合生物质燃烧特性-灰熔融性协同评价指标,并利用支持向量机和回归公式进行近似计算。研究表明:利用归一乘积法得到的燃烧特性-灰熔融性协同评价指标C是有效的,该指标可以从燃烧特性与灰熔融性两方面对燃料进行综合评价,C≥35为Ⅰ类,15≤C<35为Ⅱ类,C<15为Ⅲ类,燃料特性依次变劣;利用支持向量机和本文提出的回归公式对协同评价指标C进行近似计算的平均绝对误差为4.26;近似计算只需知道单生物质的灰成分、灰熔点、工业分析数据和综合燃烧特性指数,即可求出以任意比例混合的混合生物质的协同评价指标C的近似值。
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