一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114510885A(43)申请公布日2022.05.17(21)申请号202111643650.4G06F111/10(2020.01)(22)申请日2021.12.29G06F113/08(2020.01)G06F119/08(2020.01)(71)申请人河北省特种设备监督检验研究院G06F119/14(2020.01)地址050200河北省石家庄市鹿泉区上庄大街河北质检监测中心10栋(72)发明人李宁赵建发孙朝霞王丽敏白鑫牛锦涛刘雪玲(74)专利代理机构北京思格颂知识产权代理有限公司11635专利代理师杨超潘珺(51)Int.Cl.G06F30/28(2020.01)G06F30/23(2020.01)G06F30/27(2020.01)G06N3/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法(57)摘要本发明涉及一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，包括如下的步骤：在AnsysFluent中基于富氧燃烧锅炉构造和尺寸，选择流体动力学模型，确定进行数值模拟计算需要输入的工况参数，确定通过数值模拟计算输出的结果；利用MATLAB中的遗传算法，根据所确定的需要输入的工况参数，确定变量个数和限制范围，生成初始种群，并设定AnsysFluent数值模拟计算中的工况参数；构建锅炉燃烧的数值模拟计算模型；构建以锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数为优化目标参数的Pareto前沿多目标优化模型，设定终止条件，进行多目标优化计算，获得最佳工况参数。CN114510885ACN114510885A权利要求书1/2页1.一种富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，基于AnsysFluent和MATLAB协同仿真实现，包括如下的步骤：步骤1：在AnsysFluent中基于富氧燃烧锅炉构造和尺寸，选择流体动力学模型，确定进行数值模拟计算需要输入的工况参数，确定通过数值模拟计算输出的结果，所确定的通过数值模拟计算输出的结果包括：锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数；步骤2：利用MATLAB中的遗传算法，步骤1所确定的需要输入的工况参数，确定变量个数和限制范围，生成初始种群，并设定AnsysFluent数值模拟计算中的工况参数；步骤3：在AnsysFluent中构建锅炉燃烧的数值模拟计算模型，利用所构建的数值模拟计算模型开始数值模拟计算并输出计算结果；步骤4：根据步骤3输出的计算结果，在MATLAB中的遗传算法中构建以锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数为优化目标参数的Pareto前沿多目标优化模型，设定终止条件，进行多目标优化计算；步骤5：若不满足步骤4所设定的终止条件，种群产生变异，并进行交叉选择，根据已有结果筛除掉不利变异之后返回步骤3进行计算，直至满足的终止条件，结束变异，输出最优结果，获得最佳工况参数。2.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，步骤1中，所确定的进行数值模拟计算需要输入的工况参数包括：O2和CO2的比例即k：(1‑k)；一次风风量、二次风风量和三次风量的比例即a：b：(c＝1‑a‑b)。3.根据权利要求2所述的富氧燃烧锅炉最佳工况的寻优方法，其特征在于，步骤4中，构建Pareto前沿多目标优化模型的具体步骤如下：(1)将锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率四个参数作为优化目标表示如下：fj,j＝1,2,3,4(1)其中，j表示优化目标参数序号，f1,f2,f3,f4分别表示锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率；数值模拟计算得到的结果集表示如下：fij,i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,4(2)其中，i代表不同的种群个体，共有n个，fi1,fi2,fi3,fi4分别表示种群中不同个体的锅炉有效利用热量、火焰中心位置、火焰最高温度和锅炉热效率取值；(2)采用空气燃烧得到的锅炉有效利用热量Q0、火焰中心位置h0、火焰最高温度T0和锅炉热效率η0设定为目标值，分别表示如下：(3)将目标值进行无量纲化处理，表示为对结果数据集进行无量纲化处理，表示为Fij；2CN114510885A权利要求书2/2页(4)计算工况参数下的计算结果与目标值之间的接近程度，越接近目标值，则代表越接近最优结果，接近程度计算如下所示：*设定终止计算值d，设置终止条件为计算结果与目标值之间的接近程度dij小于等于终止计算值d*；满足终止条件时，得到计算结果与目标值之间的最小距离；选择最小距离S*所对应的种群个体，以及其所对应的k、a、b和c值，获得最佳工况参数。4.根据权利要求3所述的富氧燃烧