[發明專利]用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合系統及方法

有效

• 申請號: 201810984653.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109063412B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 榮岡;章鑫鋒;馮毅萍;任其龍;陳新志;何潮洪;吳忠標;陳豐秋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合系統及方法，該系統包括：數據采集模塊，實時采集等離子體裂解煤制乙炔反應過程的多源生產數據；多源數據存儲模塊，存儲和管理所述多源生產數據；多源數據融合模塊，分別提取所述多源生產數據的關鍵特征，獲得帶有時間戳的結構化數據，并對結構化數據進行融合；狀態評估模塊，根據多源生產數據的融合結果得到等離子體裂解煤制乙炔反應狀態的評估等級。本發明的系統有效地利用了等離子反應過程的多源生產數據，采用特征級融合方法對多源生產數據進行融合，對等離子反應過程的運行狀態等級進行評估。

技術領域

本發明涉及等離子體裂解煤制乙炔生產監控領域，尤其涉及一種用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合系統及方法。

背景技術

乙炔，分子式為C₂H₂，在室溫下是一種無色、極易燃的氣體。乙炔在化工生產中占據著重要位置，主要用于金屬的焊接和切割、有機合成、原子吸收光譜、標準氣、校正氣和照明等。由乙炔可生產一系列的化學產品，其衍生物在塑料、合成纖維、合成橡膠、醫藥、農藥、染料、香蕉、涂料、溶劑、膠粘劑、表面活性劑以及有機導體和半導體等許多工業部門有廣泛用途。

我國的乙炔生產主要依靠傳統的電石水解法(濕法碳化鈣法)，電石由焦炭和石灰制成，通過水解生成乙炔，同時產生大量廢水和電石渣。這種工藝流程長、能耗高、環境污染嚴重。

等離子體是大量帶電粒子組成的非凝聚系統，是物質的第四態，其基本組成為：帶負電粒子(如電子)、帶正電粒子(如離子)和中性粒子。熱等離子體可以起到高溫熱源和化學活性粒子源的雙重作用，因為等離子態的各種物質微粒具有極強的化學活性，所以可以在無催化劑存在的條件下加速反應進程，并提供吸熱過程所需的能量，因此可以高效率、低能耗地實現烴類的裂解。

現在乙炔主要是由石油裂解烯烴得來，而石油現在已日益枯竭，由石油裂解制乙炔也不是長遠之計。煤在世界范圍都有廣泛的分布，而且其總蘊藏量要比石油多，并且煤與乙炔的碳氫比很接近，故以煤為原料直接生產乙炔應該是最合理的工藝路線。

等離子體熱解煤制乙炔是利用等離子體具有能量高度集中、高熱焓、高化學活性的特點，將等離子體技術與煤轉化相結合，它克服了傳統工藝的許多缺點，具有流程短、潔凈轉化的優點，是煤直接轉化的一條有效途徑。

等離子體裂解煤制乙炔的原理是利用等離子體炬產生的平均溫度達5000℃的氫等離子體使煤粉和氫氣進行化學反應，產生含乙炔的混合氣體，經過分離和提濃，即可得到高質量乙炔。使用該方法乙炔產率可達到29～31％，最高達59.9％。

但由于等離子體裂解煤制乙炔還是一種正在發展的生產方案，業界目前對其的研究還停留在工程化階段。目前，通過分析等離子反應過程的生產運行數據來得到運行狀態指標，并進一步指導實際生產的研究還較少。

目前，對多源數據融合的狀態評估方法大多基于單模態數據，其多基于不同類型的傳感器數據，而在工業過程生產監控中，單憑傳感器數據并不能完全反映生產運行狀態，并且，在實際工業生產過程中，很多信息來源的數據目前還不能得到充分的運用，其富含的信息可以進一步來指導實際的生產工作。

發明內容

本發明提供了一種用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合系統和方法，其有效地利用了等離子反應過程的多源生產數據，采用特征級融合方法對多源生產數據進行融合，對等離子反應過程的運行狀態等級進行評估。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合系統，包括：

數據采集模塊，實時采集等離子體裂解煤制乙炔反應過程的多源生產數據；

多源數據存儲模塊，存儲和管理所述多源生產數據；