[發明專利]一種生物質爐燃燒優化的方法

有效

• 申請號: 201210245039.0
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102750424A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 薛安克;楊慧敏;陳云;鐘哲科;王俊宏;王春林
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?一種生物質爐燃燒優化的方法，其特征在于該方法的具體步驟是：

步驟(1).采集生物質爐運行參數及相關的表征生物質爐燃燒狀態的特征指標，建立數據庫；

所述的生物質爐運行參數數據包括生物質燃料的工業分析指標、一次風速、二次風速、氧量、燃盡風速、生物質燃料給料速度；生物質爐運行參數通過生物質爐運行數據庫獲取，或直接通過儀器測量采集,不同的生物質燃料分開采集數據，分別建模；

所述的表征生物質爐燃燒狀態的特征指標的數據包括煙氣的NOx濃度和生物質爐燃燒效率；

步驟(2).建模數據選擇，針對給定的生物質爐，選擇100組以上數據作為建模數據，數據要包括不同生物質燃料給料速度的情況；

步驟(3).采用最小二乘支持向量機方法針對建模數據建模，建立生物質爐燃燒狀態的特征指標與各爐運行參數間的模型；具體建模方法如下：

用于建模樣本的輸入參數及表征生物質爐燃燒狀態特征的輸出參數可以表示為???????????????????????????????????????????????，其中表示第組作為輸入數據的生物質爐運行參數向量，表示第組作為輸出參數的表征生物質爐燃燒狀態特征的參數，為樣本數量，以實際運行數據為基礎建立運行操作參數與生物質爐不同燃燒狀態指標間的模型；

采用最小二乘支持向量機算法建模，最小二乘支持向量機核函數選為徑向基函數：

為徑向基函數的寬度，該表示形式為標準形式；為映射函數，設所求的目標函數為：，為模型輸出的燃燒狀態的特征指標預測值，為權重系數向量，為截距；引入松弛因子ξ^*_i和ξ_i以及允許擬合誤差ε，ξ^*_i≥0、ξ_i≥0，模型通過在約束：

，條件下，最小化：

獲得，其中常數C為懲罰系數，C?>0；該最小化問題為一個凸二次規劃問題，引入拉格朗日函數：

?????

其中、、、為拉格朗日乘數，≥0、≥0、≥0、≥0；

在鞍點處，函數L是關于w、b、ξ_i、ξ_i^*的極小點，也是、、、的極大點，最小化問題轉化為求其對偶問題的最大化問題；

拉格朗日函數L在鞍點處是關于w,b,ξ_i,ξ_i^*極小點，得：

????????????????????

可得拉格朗日函數的對偶函數：

???????????

此時，

按照庫恩-塔克條件定理，在鞍點有下式成立：

?????????????

由上式可見，α_i·α_i^*=0,α_i和α_i^*都不會同時為非零，可得：

??

從上式可求出b，獲得模型；?

步驟(4).利用蟻群優化算法結合所建模型，針對模型對應的生物質燃料及不同的生物質爐燃燒狀態特征指標或指標組合，進行生物質爐燃燒參數配置的優化，具體步驟如下：

a.定蟻群算法初始群向量的各維分量，分別為生物質爐可調操作參數，包括：一次風速、二次風速、氧量、燃盡風速；

b.設定蟻群算法的搜索目標和迭代次數，搜索目標根據具體的生物質爐運行情況為單一目標或復合目標，單一目標包括生物質爐燃燒效率最高或NOx排放最低，復合目標為以上兩個燃燒狀態的特征指標的組合，組合方式是將各指標的變化折算為經濟指標變化，求總合；生物質爐燃燒效率和NOx排放情況分別由上文所建的相應模型預測獲得；

c.根據實際生物質爐的設計和運行要求設定各參數的尋優范圍，并初始化初始群體向量，然后根據上一步設定的搜索目標，用蟻群算法進行迭代計算，搜索蟻群在參數向量空間內的最優位置；

d.當蟻群算法完成迭代次數或找到設定要求的最優時，停止計算獲得相應最優的位置向量，即獲得最優的生物質爐運行參數組合，根據所獲得的最優運行參數組合對生物質爐實際燃燒進行調整，達到燃燒優化的目的。