[發明專利]一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優化系統及方法

在審

• 申請號: 202110370464.1
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113177352A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 董美蓉;葉托;陸繼東;龍嘉健;郭子申
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

1.一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優化系統，其特征在于，包括：

數據采集模塊：與DCS系統連接，用于采集DCS實時運行數據；

模擬數據管理模塊：利用數值模擬技術對DCS實時運行數據進行仿真獲得燃燒設備的實時物理場信息；

優化數據管理模塊：將物理場信息和運行數據通過規則提取構建關聯知識庫，結合關聯知識庫及運行數據構建優化算法模型；

顯示模塊：用于顯示鍋爐燃燒運行物理場信息及優化建議指令。

2.根據權利要求1所述的鍋爐燃燒優化系統，其特征在于，所述模擬數據管理模塊包括：

數據預處理單元：剔除實時運行數據中的“臟數據”，獲得運行中用于反映實際運行狀態的高質量數據，利用高質量數據通過數值模擬方法計算三維物理場的信息；

模擬數據庫：用于存儲三維物理場信息；

數據傳輸單元：提取模擬數據庫中對應工況的模擬結果，傳輸至優化數據管理模塊及顯示模塊。

3.根據權利要求1所述的鍋爐燃燒優化系統，其特征在于，所述優化數據管理模塊，包括：

優化數據預處理單元：對模擬數據進行篩選獲得有效數據，并得到有效數據參數，用于規則提取；

優化特征選擇單元：選取具有理論關聯性的監測信號變量，并對所提取的監測信號變量的重要程度進行排序，得到有效數據參數用于規則提取；

規則提取單元：通過聚類和關聯算法提取有效數據參數之間的關聯關系；

知識庫構建單元：根據關聯關系構建知識庫，所述知識庫反映燃燒參數之間的關聯規則；

優化算法模型構建單元：提取知識庫的相關參數作為優化算法模型的輸入參數，耦合不同機器學習算法模型，結合實時數據得到不同工況條件下適合于不同優化目標的優化算法模型。

4.根據權利要求1所述的鍋爐燃燒優化系統，其特征在于，所述物理場包括速度場、溫度場及濃度場。

5.根據權利要求1所述的鍋爐燃燒優化系統，其特征在于，所述模擬數據庫分為兩個層級結構，其中第一層為模擬數據索引表，第二層為模擬結果數據表，所述模擬數據索引表用于與現場運行工況進行匹配，從而檢索出相應工況的模擬結果數據；所述模擬結果數據表用于存放不同工況模擬數據。

6.一種基于權利要求1-5任一項所述的鍋爐燃燒優化系統的方法，其特征在于，包括：

采集DCS系統實時運行數據；

采用數值模擬方法對對DCS實時運行數據進行處理獲取燃燒設備的實時物理場的模擬數據信息；

將模擬數據信息和運行數據通過規則提取構建關聯知識庫，結合關聯知識庫及運行數據構建優化算法模型；

在優化算法模型中進行鍋爐燃燒運行方式的優化，得到最優運行方式；

顯示鍋爐燃燒物理場信息及最優運行方式。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，采用數值模擬方法對對DCS實時運行數據進行處理獲取燃燒設備的實時物理場的模擬數據信息，具體為：

根據鍋爐結構參數，構建鍋爐物理模型，采用數值模擬方法對爐內燃燒過程進行模擬，獲得模擬數據信息；數值模擬計算時，針對不同負荷、煤質、氧量、給煤方式和配風方式進行模擬，得到相應的物理場信息，并通過熱力計算得到鍋爐效率。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，最優運行方式包括磨煤機運行方式、配風方式、給水方式及燃燒器擺角運行方式。

9.一種存儲介質，存儲有程序，其特征在于，所述程序被處理器執行時，用于實現權利要求6-8任一項所述的方法。