[發(fā)明專利]生物質(zhì)燃料的堿金屬元素含量在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010046096.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111257306B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新利;韓長(zhǎng)興;盧鋼;閆勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/72
• 分類號(hào): G01N21/72;G06N3/04;G06N3/08;G06K9/62
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)燃料的堿金屬元素含量在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。所述方法對(duì)所述原始火焰輻射信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成預(yù)處理后的火焰全光譜信號(hào)和堿金屬元素光譜信號(hào)；從而根據(jù)火焰全光譜信號(hào)確定火焰燃燒特征參數(shù)和火焰溫度，根據(jù)堿金屬元素光譜信號(hào)提取堿金屬元素的光譜特征值，共同組成特征參數(shù)矩陣，對(duì)建立的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，生成訓(xùn)練好的生物質(zhì)燃料堿金屬元素含量在線預(yù)測(cè)模型。采用所述生物質(zhì)燃料堿金屬元素含量在線預(yù)測(cè)模型即可在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)生物質(zhì)鍋爐中燃燒的生物質(zhì)燃料的實(shí)時(shí)堿金屬元素含量，提高了生物質(zhì)燃料堿金屬元素含量預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種生物質(zhì)燃料的堿金屬元素含量在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

采用生物質(zhì)燃料的鍋爐燃燒中，如果燃燒不充分或爐膛溫度太高，生物質(zhì)鍋爐的結(jié)渣現(xiàn)象會(huì)非常嚴(yán)重。生物質(zhì)燃料中低熔點(diǎn)堿金屬化合物含量要大于煤炭中的低熔點(diǎn)堿金屬化合物含量，因此灰熔點(diǎn)更低。如果爐膛溫度比較高，熔融或半熔融狀態(tài)的生物質(zhì)灰來不及冷卻就附著在水冷壁上時(shí)，會(huì)在水冷壁上形成結(jié)渣。而且熔融的堿金屬化合物還會(huì)與爐膛內(nèi)壁進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)爐膛造成腐蝕，產(chǎn)生潛在的危害。

關(guān)于生物質(zhì)燃料結(jié)渣分析，現(xiàn)有的技術(shù)基本上都是離線測(cè)量分析。一般是通過化學(xué)方法或者光譜檢測(cè)生物質(zhì)燃料中的元素含量組成及比例，通過堿金屬化合物的含量及組成比例推測(cè)其結(jié)渣情況；或者直接在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得生物質(zhì)燃料的灰熔點(diǎn)，進(jìn)而推測(cè)其結(jié)渣情況。當(dāng)燃料發(fā)生變化或者配比不均勻時(shí)，離線預(yù)測(cè)的方法會(huì)出現(xiàn)偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)燃料的堿金屬元素含量在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的生物質(zhì)燃料堿金屬元素含量離線預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)結(jié)果偏差大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種生物質(zhì)燃料的堿金屬元素含量在線動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：

獲取生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)的原始火焰輻射信號(hào)；

對(duì)所述原始火焰輻射信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成預(yù)處理后的火焰輻射信號(hào)；所述預(yù)處理后的火焰輻射信號(hào)中包括預(yù)處理后的火焰全光譜信號(hào)和堿金屬元素光譜信號(hào)；

根據(jù)所述火焰全光譜信號(hào)確定火焰燃燒特征參數(shù)和火焰溫度；

根據(jù)所述堿金屬元素光譜信號(hào)提取堿金屬元素的光譜特征值；

根據(jù)所述火焰燃燒特征參數(shù)、所述火焰溫度以及所述光譜特征值生成特征參數(shù)矩陣；

采用所述特征參數(shù)矩陣訓(xùn)練建立的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，生成訓(xùn)練好的生物質(zhì)燃料堿金屬元素含量在線預(yù)測(cè)模型；

采用所述生物質(zhì)燃料堿金屬元素含量在線預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)生物質(zhì)鍋爐中燃燒的生物質(zhì)燃料的堿金屬元素含量。

可選的，所述對(duì)所述原始火焰輻射信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成預(yù)處理后的火焰輻射信號(hào)，具體包括：

采用k-means聚類算法去除所述原始火焰輻射信號(hào)中的離群點(diǎn)并進(jìn)行平滑去噪處理，同時(shí)避免系統(tǒng)誤差對(duì)所述原始火焰輻射信號(hào)的影響，生成預(yù)處理后的火焰輻射信號(hào)。

可選的，所述根據(jù)所述火焰全光譜信號(hào)確定火焰燃燒特征參數(shù)和火焰溫度，具體包括：

根據(jù)所述火焰全光譜信號(hào)提取火焰燃燒特征參數(shù)；所述火焰燃燒特征參數(shù)包括火焰閃爍頻率和輻射能量；

基于雙色法測(cè)量與所述火焰全光譜信號(hào)同一時(shí)刻的火焰溫度。

可選的，所述根據(jù)所述堿金屬元素光譜信號(hào)提取堿金屬元素的光譜特征值，具體包括：

消除所述堿金屬元素光譜信號(hào)中黑體輻射對(duì)光譜強(qiáng)度的影響，生成消除影響后的堿金屬元素光譜信號(hào)；