[發(fā)明專利]一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113177352A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)及方法，包括：數據采集模塊：與DCS控制系統(tǒng)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(yōu)化數據管理模塊：將物理場信息和運行數據通過規(guī)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(yōu)化算法模型；顯示模塊：用于鍋爐燃燒運行物理場信息及優(yōu)化建議指令。本發(fā)明充分利用海量數據資源和數值模擬技術，提升燃燒設備自動化、智能化控制程度及快速適應負荷變化的能力，實現燃燒系統(tǒng)運行的精準化與協同化控制。

技術領域

本發(fā)明涉及火力發(fā)電機組鍋爐燃燒狀態(tài)監(jiān)測優(yōu)化技術，具體涉及一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)及方法。

背景技術

隨著世界各國的經濟發(fā)展與社會進步，工業(yè)化水平持續(xù)提高，對能源的需求量越來越大，我國火電廠面臨越來越大的壓力。提高鍋爐燃燒過程中的能量轉換效率和系統(tǒng)運行水平，是能源生產節(jié)能減排的重要內容。由于燃料化學成分和組織結構的復雜性、設備內部燃料與氣體兩相湍流、傳熱傳質、化學反應的強耦合特性，長期以來缺乏實時、準確和全面獲取運行信息的方法，同時燃料本身的多變性也是影響能源轉換設備經濟運行的關鍵因素。

目前我國大部分燃燒設備的熱工控制系統(tǒng)基本配置了分布式控制系統(tǒng)DCS)，用以實現設備運行過程中的監(jiān)視和報警、數據采集、數據處理，實現機組的自動控制，保證設備的安全可靠運行。與此同時，現有的DCS系統(tǒng)隨著機組的運行積累，并實時產生大量的運行數據，導致所積累的信息尚未能得到深度挖掘和利用。因此，亟需一種能夠充分利用已有數據信息，根據負荷、煤質實時調整運行方式的方法，使鍋爐燃燒能達到其最佳運行狀態(tài)。

發(fā)明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發(fā)明首要目的提供一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)；

本發(fā)明的次要目的是提供一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優(yōu)化方法。

本發(fā)明采用數值模擬方法的使用可提供燃燒物理場的詳細信息，人工智能方法的使用充分利用了現有數據資源，通過燃燒優(yōu)化系統(tǒng)使運行方式快速響應負荷、煤質變化，實現鍋爐燃燒效率和排放的實時優(yōu)化。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于數值模擬和人工智能的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

數據采集模塊：與DCS系統(tǒng)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(yōu)化數據管理模塊：將物理場信息和運行數據通過規(guī)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(yōu)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(yōu)化建議指令。

進一步，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(tài)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(yōu)化數據管理模塊及顯示模塊。

進一步，所述優(yōu)化數據管理模塊，包括：

優(yōu)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(guī)則提取；

優(yōu)化特征選擇單元：選取具有理論關聯性的監(jiān)測信號變量，并對所提取的監(jiān)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(guī)則提取；

規(guī)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；