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基于KPCA-IPOA-BiGRU的联合循环余热锅炉主蒸汽参数预测

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国外电子测量技术 2024年第6期43卷 152-160页

作者：刘学向荣向文国东南大学能源热转换及过程测控教育部重点实验室南京211102 华能南京金陵发电有限公司南京210046

余热锅炉主蒸汽参数对于联合循环机组的健康运行判断至关重要。针对余热锅炉运行参数非线性和时延性导致主蒸汽参数预测精度低的问题,提出了一种联合循环余热锅炉主蒸汽参数预测模型。首先,采集燃机电厂的SIS运行数据,通过灰色相关性分... 详细信息

余热锅炉主蒸汽参数对于联合循环机组的健康运行判断至关重要。针对余热锅炉运行参数非线性和时延性导致主蒸汽参数预测精度低的问题,提出了一种联合循环余热锅炉主蒸汽参数预测模型。首先,采集燃机电厂的SIS运行数据,通过灰色相关性分析法确定输入变量;其次,通过核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)提取输入参数的特征信息,并根据主成分贡献率选取输入维度;最后,利用改进的鹈鹕优化算法(improved pelican optimization algorithm,IPOA)优化双向门控循环神经网络(bi-directional gated recirculation neural network,BiGRU),并构建KPCA-IPOA-BiGRU进行三压余热锅炉主蒸汽参数的预测测验。结果表明,现场采集的10000组数据点,其中8000组用作训练集,2000组用作测试集,提出的模型将28维输入参数降低至8维,可准确预测3个压力级的蒸汽参数,且R2均大于98%,为预测时延性的联合循环余热锅炉主蒸汽参数提供了技术支持。

关键词：主蒸汽参数预测双向门控循环神经网络鹈鹕优化算法核主成分分析

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基于传热性能变化的余热锅炉故障诊断及应用

热能动力工程 2022年第10期37卷 156-161页

作者：唐寅闾城朱静向文国华能南京燃机发电有限公司江苏南京210046 东南大学能源热转换及过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

以某电厂PG9171E燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉系统为研究对象,根据机组的热平衡图数据以及余热锅炉受热面的传热机理建立变工况模型,定义受热面的性能退化系数,建立故障诊断模型。利用建立的计算模型与故障数据计算出的结果,对机组低... 详细信息

以某电厂PG9171E燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉系统为研究对象,根据机组的热平衡图数据以及余热锅炉受热面的传热机理建立变工况模型,定义受热面的性能退化系数,建立故障诊断模型。利用建立的计算模型与故障数据计算出的结果,对机组低压汽水系统的异常现象进行分析诊断,可以明确看出低压蒸发系统出现异常。现场停机检查结果发现问题为低压汽包内部件脱落,导致汽水分离效果差,与理论分析结果一致,验证了计算模型的正确性。

关键词：联合循环余热锅炉传热退化性能退化故障诊断

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基于合成气分流的双联流化床气化性能评价

燃烧科学与技术 2022年第2期28卷 183-189页

作者：郑漪琳陈时熠向文国陈程吴斌肖军东南大学能源与环境学院南京210096 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司南京211102

针对双联流化床的热量调控,设计了一种将合成气部分分流至燃烧反应器实现热量平衡的双床气化系统,利用Aspen Plus软件搭建了合成气分流系统模型,对比传统双联流化床系统,评估两种系统在气体组分、合成气热值、有效气体产率以及系统效率... 详细信息

针对双联流化床的热量调控,设计了一种将合成气部分分流至燃烧反应器实现热量平衡的双床气化系统,利用Aspen Plus软件搭建了合成气分流系统模型,对比传统双联流化床系统,评估两种系统在气体组分、合成气热值、有效气体产率以及系统效率方面的差异,研究了气化温度(T)以及水蒸气和生物质质量比r(r=mS/mB)对两种系统热力学性能的影响.研究结果表明:合成气分流至燃烧反应器可以提高合成气热值,而有效气体产率、系统热效率和㶲效率低于传统双联流化床系统;随着气化温度、r的增加,两种系统的气体组分、有效气体产率以及合成气热值的变化趋势相同;两种系统的热效率和㶲效率均随着气化温度、r的增加而减少,系统最高热效率可达74.1%,最高㶲效率可达54.4%.

关键词：分流双联流化床热量调控气化性能系统效率

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磷石膏循环流化床煅烧分解工艺可行性分析

无机盐工业 2023年第6期55卷 85-91页

作者：张磊李蒙向文国胡骏陈时熠段伦博中石化南京工程有限公司江苏南京210049 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058 东南大学能源与环境学院江苏南京210096 常州大学石油与天然气工程学院、能源学院江苏常州213164

磷酸制备过程中副产的磷石膏为工业固废,将其用于制硫酸联产钙基材料是可持续发展的技术路线。提出了磷石膏煤循环流化床煅烧分解制硫酸联产钙基材料工艺,从流程的质能平衡以及不同工况下煤煅烧磷石膏分解脱硫性能方面验证了工艺的可行... 详细信息

磷酸制备过程中副产的磷石膏为工业固废,将其用于制硫酸联产钙基材料是可持续发展的技术路线。提出了磷石膏煤循环流化床煅烧分解制硫酸联产钙基材料工艺,从流程的质能平衡以及不同工况下煤煅烧磷石膏分解脱硫性能方面验证了工艺的可行性。热力学计算结果表明:该工艺能够实现自热运行,煤煅烧磷石膏分解和脱硫生成CaO,O_(2)/H_(2)O和O_(2)/CO_(2)是合适的流化和氧化介质,反应器出口干气SO_(2)体积分数最高可达33%,适合硫酸生产;还原性-弱氧化性气氛的过度能够实现磷石膏在1100℃下的分解和脱硫,低于现有磷石膏分解工艺温度;在1100℃、磷石膏/煤质量比为4∶1、O_(2)体积分数为1%的O_(2)/CO_(2)或O_(2)/H_(2)O反应条件下,固体残渣的主要成分为CaO、CaO·CaSiO_(3)。该研究结果初步表明磷石膏循环流化床煅烧分解制硫酸联产钙基材料工艺可行。

关键词：磷石膏钙基材料分解脱硫循环流化床

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催化剂对天然焦-蒸汽气化特性的影响

中国电机工程学报 2009年第8期29卷 45-49页

作者：向文国赵长遂庞克亮东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096 国家电站燃烧工程技术研究中心辽宁省沈阳市110034

在小型流化床实验台上研究催化剂对天然焦-蒸汽气化特性的影响,考察了Ni、Fe、K、Ca基及其混合基催化剂对气化性能的影响。实验结果表明,添加催化剂能有效改善气化特性;单组分催化剂中,Ni基催化剂催化效果较好;复合型催化剂催化效果强... 详细信息

在小型流化床实验台上研究催化剂对天然焦-蒸汽气化特性的影响,考察了Ni、Fe、K、Ca基及其混合基催化剂对气化性能的影响。实验结果表明,添加催化剂能有效改善气化特性;单组分催化剂中,Ni基催化剂催化效果较好;复合型催化剂催化效果强于单组分催化剂。干混法添加天然焦质量4%的混合催化剂,其Fe基、Ni基、Cu基金属含量比分别为35%、55%、10%、与无催化剂相比,可将气化反应碳转化率从原来的34.6%提高到56.4%,提高1.63倍,产气量提高1.75倍,小时产气热值提高近2倍。

关键词：天然焦:催化剂蒸汽气化

基于PCA-SSA-LSTM的余热锅炉状态监测模型

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热力发电 2023年第10期52卷 86-94页

作者：国洪立陈时熠唐寅黄帅向文国东南大学能源热转换及过程测控教育部重点实验室江苏南京210096 华能南京燃机发电有限公司江苏南京210046

为了实现对余热锅炉的状态监测,保证余热锅炉的健康运行,使用余热锅炉健康运行时的数据并结合主成分分析(PCA)、麻雀搜索算法(SSA)、长短期记忆网络(LSTM)3种方法建立余热锅炉三压力级主蒸汽温度和压力预测模型。使用PCA将模型输入参数... 详细信息

为了实现对余热锅炉的状态监测,保证余热锅炉的健康运行,使用余热锅炉健康运行时的数据并结合主成分分析(PCA)、麻雀搜索算法(SSA)、长短期记忆网络(LSTM)3种方法建立余热锅炉三压力级主蒸汽温度和压力预测模型。使用PCA将模型输入参数从22维降到9维,并以再热蒸汽温度预测模型为例进行分析,发现经PCA降维的模型与未经PCA降维的模型相比缩减了11.3%的超参数寻优时间。使用SSA对LSTM超参数寻优之后分别建立6个主蒸汽温度、压力预测模型,与未使用SSA的模型相比,这些模型的决定系数有了显著的提升,平均绝对误差与均方根误差有了显著的下降。因此基于PCA-SSA-LSTM的余热锅炉状态监测模型训练时间短,预测精度高,同时该模型给燃气轮机联合循环电厂余热锅炉的故障监测与诊断提供了理论依据和技术支持。

关键词：余热锅炉状态监测主成分分析麻雀搜索算法长短期记忆网络

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采用极值搜索法的风电机组最大风能追踪控制

电网技术 2011年第5期35卷 171-176页

作者：赵亮吕剑虹向文国东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096

针对风电机组额定风速以下最大风能追踪控制问题,采用极值搜索的方法,通过对叠加风速扰动的叶尖速比和功率系数进行傅里叶变换,获得相位差信息,确定叶尖速比的变化方向。采用S形传输函数给出叶尖速比的变化量,降低了控制量的变化幅度,... 详细信息

针对风电机组额定风速以下最大风能追踪控制问题,采用极值搜索的方法,通过对叠加风速扰动的叶尖速比和功率系数进行傅里叶变换,获得相位差信息,确定叶尖速比的变化方向。采用S形传输函数给出叶尖速比的变化量,降低了控制量的变化幅度,柔化了控制作用,进而控制转速跟踪最佳叶尖速比,使运行点向最佳运行点移动。通过对某6 kW风电机组在额定风速以下进行仿真研究发现,该方法不需要了解风电机组精确的参数和数学模型,能够控制风力机转速较好地跟踪风速变化,保持最佳叶尖速比和最大功率系数,减小功率动态跟踪误差,在实现最大风能捕获的同时,降低机组机械载荷。

关键词：风电机组最大风能追踪极值搜索法柔化控制

一种改进的子空间辨识方法在热工过程中的应用

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中国电机工程学报 2010年第32期30卷 96-102页

作者：王新吕剑虹向文国东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096

针对现有MOESP(multiple-input multiple-output output-error state space model identification)和N4SID(numerical algorithm for subspace state space systemidentification)算法在计算状态空间模型系统矩阵(A、B、C、D)时的不足,提出1种改进的子空间辨识方法。该方法利用MOESP算法可以根据系统观测矩阵直接计算出系统矩阵A和输出矩阵C的优点,先计算矩阵A和C,然后采用N4SID算法计算输入矩阵B和前馈矩阵D。该方法既能够避免MOESP算法在计算矩阵B和D时需要构建大矩阵的缺点,又能避免N4SID算法在计算矩阵A和C时需要求解线性最小二乘的问题,降低了算法的复杂性。将该算法应用于某天然气电站和Alstom气化炉模型的辨识中,通过考核算法的CPU运算时间、CPU浮点数运算次数(floating-pointoperations,FLOPS)和相对误差等指标,将该算法与原有MOESP和N4SID算法进行了比较。计算结果表明,改进的子空间辨识算法能够在保证较好辨识精度的前提下,提高原有算法的计算效率,特别是在大容量数据样本条件下,能够有效降低CPU运算时间和FLOPS。

关键词：子空间辨识状态空间 MOESP N4SID 热工过程

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流化床密相区流动特性的数值模拟

热能动力工程 2004年第2期19卷 131-133页

作者：徐祥向文国秦成虎东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室江苏南京210018

流化床内气固两相流动一直是实验研究和数值模拟的热点。基于Eulerian双流体模型,本文建立了流化床内的气固两相流动模型,采用FLUENT软件对流化床密相区两相流动特性、床内气泡的产生运动和爆裂等特性进行了数值模拟。模型中,将颗粒相... 详细信息

流化床内气固两相流动一直是实验研究和数值模拟的热点。基于Eulerian双流体模型,本文建立了流化床内的气固两相流动模型,采用FLUENT软件对流化床密相区两相流动特性、床内气泡的产生运动和爆裂等特性进行了数值模拟。模型中,将颗粒相看作是连续介质,建立与气相相同形式的数学模型;采用了离散介质动力理论,引入颗粒温度来描述固相粘性应力,并用气固曳力进行气固两相耦合。模拟得到了气泡产生、运动和爆裂的变化过程,与实验结果相一致。采用不同的曳力模型对流化床稠密两相流动进行了模拟,与Kuipers实验对比,结果表明采用Gidaspow曳力模型描述流化床稠密两相流动特性更准确。

关键词： Eulerian模型气固两相流气泡流化床