[發明專利]城市生活垃圾焚燒過程一燃室煙氣溫度預報方法

在審

• 申請號: 202110451164.6
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113191078A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 嚴愛軍;郭京承;李昂
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F119/08;G06F119/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

城市生活垃圾焚燒過程一燃室煙氣溫度預報方法，涉及城市生活垃圾焚燒過程關鍵參數預報領域，通過爐排速度、一次風量、二次風量等輸入變量預報焚燒爐一燃室的煙氣溫度，進而為焚燒過程的穩定控制提供指導，主要包括如下步驟：(1)構建預報模型的訓練集；(2)參數初始化；(3)采用隨機配置網絡算法確定預報模型的網絡初始結構及參數；(4)對樣本中的異常值或噪聲的分布提出假設，推導預報模型隱含層輸出權重的最大后驗估計；(5)執行期望最大化算法的E?step，得到訓練集中各個潛變量的期望值；(6)執行期望最大化算法的M?step，得到混合分布的超參數及隱含層輸出權重的迭代解；(7)重復上述步驟(5)和(6)，直至得出混合Student分布的超參數并且完成預報模型的訓練過程。

技術領域

本發明涉及城市生活垃圾焚燒過程關鍵參數預報技術領域，更具體來說，本發明是一種城市生活垃圾焚燒過程的一燃室煙氣溫度預報方法。

背景技術

隨著我國經濟水平的快速提高、城市化水平的逐步提升以及城市人口的飛速增加，城市生活垃圾的產量也隨之增加。目前，垃圾焚燒發電技術是我國城市生活垃圾處理的主要方法之一，該方法可以實現城市生活垃圾的減量化、資源化以及無害化。然而，受我國生活習慣、地域、季節等因素影響，我國垃圾組分存在著較大的隨機性，而且我國垃圾普遍沒有經過分類處理，這對焚燒過程提出了很高的要求。準確的預報垃圾焚燒過程一燃室煙氣溫度可以為現場操作人員提供有效地指導，同時為焚燒過程的穩定控制提供保證。因此，本發明的研究成果具有重要的現實意義。

值得注意的是，城市生活垃圾焚燒處理的原則是在保證垃圾穩定燃燒且環境影響最小的前提下，提高垃圾焚燒過程的經濟效益。一燃室煙氣溫度是決定焚燒過程是否合理的關鍵指標。當一燃室煙氣溫度低于850℃時，具有強致癌性的二噁英將得不到有效分解，從而危及人類的健康；相反，煙氣溫度過高會降低焚燒爐的使用壽命并會造成資源的浪費。此外，準確預報一燃室煙氣溫度有助于操作人員對進風量和進料量做出及時的調整，從而保證垃圾焚燒過程的穩定運行。

目前，針對城市生活垃圾焚燒過程的爐溫預報方法的研究主要集中在機理模型的研究，即根據焚燒爐內的質量守恒、能量守恒以及相關的物理化學反應方程等建立一燃室煙氣溫度預報模型。雖然機理分析具有可靠性高、外推性好等優點，但由于焚燒過程存在垃圾成分復雜、強非線性、變量間耦合嚴重等復雜特性，采用機理模型作為一燃室煙氣溫度的預報模型很難滿足要求。隨著傳感器技術的大力發展，垃圾焚燒發電廠可以獲得大量的焚燒數據，這為基于數據驅動的預報方法提供了有力保障，如：BP神經網絡、支持向量機等。然而，由于眾所周知的原因，如：BP神經網絡容易陷入局部最優且收斂速度慢；支持向量機對大規模數據樣本的訓練效率低等，使得這些典型方法的應用具有一定的局限性。

隨機配置網絡(SCN)作為一種新興的數據驅動建模方法，以其通用逼近性質、網絡結構隨機配置、訓練速度快等優點引起廣大研究人員的關注，并在模式分類、函數逼近、參數預測等領域得到了有效應用。然而，從垃圾焚燒發電廠采集的數據普遍存在服從未知分布的噪聲或異常值，這導致基于數據驅動的預報模型的準確性下降。僅采用經典的隨機配置網絡算法建立垃圾焚燒過程一燃室煙氣溫度預報模型是不能滿足要求的。因此，研究一種具有魯棒性的城市生活垃圾焚燒過程一燃室煙氣溫度預報模型是十分必要的。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于魯棒隨機配置網絡的城市生活垃圾焚燒過程一燃室煙氣溫度預報方法，可以根據爐排速度、一次風量、二次風量等輸入變量對焚燒爐一燃室的煙氣溫度進行預報，從而為焚燒過程的穩定控制提供指導。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：