[發明專利]基于數據驅動的余熱鍋爐閥門自適應調節方法

有效

• 申請號: 202010948881.5
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112066355B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 劉晶;秦國帥;季海鵬;董永峰
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: F22B35/18
• 分類號: F22B35/18
• 代理公司: 石家莊知住優創知識產權代理事務所(普通合伙) 13131
• 代理人: 林艷艷

本發明公開了一種基于數據驅動的余熱鍋爐閥門自適應調節方法。針對單個余熱鍋爐存在多個閥門，通過數據分析以及閥門相關性研究，提出了基于數據驅動的余熱鍋爐閥門自適應調節方法。該方法分為兩個子模型，首先，針對冷風閥的多變性和調節數據不平衡問題，提出了基于過采樣決策樹的冷風閥調節預測模型。其次，針對入口閥和旁通閥的調節數據具有時序性特征，且強相關性等問題，提出了基于LSTM?BP共享權值神經網絡的入口閥和旁通閥調節預測模型。根據以上方法，將閥門調節數據轉換為閥門自適應調節模型替代人工。該方法可以有效解決企業的人力成本，并且保證鍋爐調節穩定性和安全性。

技術領域

本發明涉及水泥生產余熱發電領域，具體涉及基于數據驅動的余熱鍋爐閥門自適應調節方法。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的發展，我國水泥行業產量迅速提升。根據數據表明，2014年我國的水泥產量在全球的總產量占比為56.7％。同時，水泥行業又是一個典型的高能耗產業，水泥行業的能耗在全球能源消耗占比為8.5％，并且二氧化碳的排放量占比高達34％。

水泥生產過程中，熟料煅燒過程占水泥生產總能耗92.6％以上，然而其中只有大約60％的熱量被熟料煅燒所利用，剩余的40％熱量隨著窯頭、窯尾的廢氣一起排入到了大氣中。不但造成了大氣污染，還造成了大量熱能的損耗。余熱發電技術作為一種新興技術，有效的解決了水泥生產中余熱能源浪費的問題，因此如何提升能源利用率成為余熱發電系統的關鍵性問題。目前，低溫余熱發電技術的系統優化方法可以分為兩類，基于專家經驗的系統控制優化，以及基于數據驅動的系統控制優化。

基于專家經驗的系統控制優化常用模糊控制等手段。其主要利用生產現場的工作人員的控制經驗為基礎，從系統控制方面進行優化。其中，文獻[Z.Wang,Z.Yu,S.Guo andX.Li,Fuzzy PID Control Applied in Evaporator of Organic Rankine CycleSystem,2019]以有機朗肯循環系統中的蒸發器為研究對象，使用模糊PID控制，使系統具有更好的穩定性。文獻[L.Silva-Llanca,C.V.Ponce,M.Araya and A.J.Díaz,Optimizationof an Organic Rankine Cycle Through a Control Strategy for Waste HeatRecovery,2018]使用PID控制器將渦輪機入口條件保持在過熱狀態，而沒有明顯的過沖現象，提高了系統的熱效率。文獻[農小杰,汪安逸,趙月.柳鋼燒結余熱發電優化控制系統的設計及應用[C].2015]結合專家控制系統為汽輪機調控操作提供專家指導建議,優化燒結余熱發電的生產控制水平,最終達到提高發電量的目的。上述方法雖然取得了較好的效果，但是該方法無法對系統各個參數之間的內部關系進行深度挖掘，且無法應對工業場景的復雜性。