一种基于数值模拟和人工智能的锅炉燃烧优化系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113177352A(43)申请公布日2021.07.27(21)申请号202110370464.1(22)申请日2021.04.07(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人董美蓉叶托陆继东龙嘉健郭子申(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人王东东(51)Int.Cl.G06F30/27(2020.01)G06F111/10(2020.01)G06F119/08(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于数值模拟和人工智能的锅炉燃烧优化系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于数值模拟和人工智能的锅炉燃烧优化系统及方法，包括：数据采集模块：与DCS控制系统连接，用于采集DCS实时运行数据；模拟数据管理模块：利用数值模拟技术对DCS实时运行数据进行仿真获得燃烧设备的实时物理场信息；优化数据管理模块：将物理场信息和运行数据通过规则提取构建关联知识库，结合关联知识库及运行数据构建优化算法模型；显示模块：用于锅炉燃烧运行物理场信息及优化建议指令。本发明充分利用海量数据资源和数值模拟技术，提升燃烧设备自动化、智能化控制程度及快速适应负荷变化的能力，实现燃烧系统运行的精准化与协同化控制。CN113177352ACN113177352A权利要求书1/2页1.一种基于数值模拟和人工智能的锅炉燃烧优化系统，其特征在于，包括：数据采集模块：与DCS系统连接，用于采集DCS实时运行数据；模拟数据管理模块：利用数值模拟技术对DCS实时运行数据进行仿真获得燃烧设备的实时物理场信息；优化数据管理模块：将物理场信息和运行数据通过规则提取构建关联知识库，结合关联知识库及运行数据构建优化算法模型；显示模块：用于显示锅炉燃烧运行物理场信息及优化建议指令。2.根据权利要求1所述的锅炉燃烧优化系统，其特征在于，所述模拟数据管理模块包括：数据预处理单元：剔除实时运行数据中的“脏数据”，获得运行中用于反映实际运行状态的高质量数据，利用高质量数据通过数值模拟方法计算三维物理场的信息；模拟数据库：用于存储三维物理场信息；数据传输单元：提取模拟数据库中对应工况的模拟结果，传输至优化数据管理模块及显示模块。3.根据权利要求1所述的锅炉燃烧优化系统，其特征在于，所述优化数据管理模块，包括：优化数据预处理单元：对模拟数据进行筛选获得有效数据，并得到有效数据参数，用于规则提取；优化特征选择单元：选取具有理论关联性的监测信号变量，并对所提取的监测信号变量的重要程度进行排序，得到有效数据参数用于规则提取；规则提取单元：通过聚类和关联算法提取有效数据参数之间的关联关系；知识库构建单元：根据关联关系构建知识库，所述知识库反映燃烧参数之间的关联规则；优化算法模型构建单元：提取知识库的相关参数作为优化算法模型的输入参数，耦合不同机器学习算法模型，结合实时数据得到不同工况条件下适合于不同优化目标的优化算法模型。4.根据权利要求1所述的锅炉燃烧优化系统，其特征在于，所述物理场包括速度场、温度场及浓度场。5.根据权利要求1所述的锅炉燃烧优化系统，其特征在于，所述模拟数据库分为两个层级结构，其中第一层为模拟数据索引表，第二层为模拟结果数据表，所述模拟数据索引表用于与现场运行工况进行匹配，从而检索出相应工况的模拟结果数据；所述模拟结果数据表用于存放不同工况模拟数据。6.一种基于权利要求1‑5任一项所述的锅炉燃烧优化系统的方法，其特征在于，包括：采集DCS系统实时运行数据；采用数值模拟方法对对DCS实时运行数据进行处理获取燃烧设备的实时物理场的模拟数据信息；将模拟数据信息和运行数据通过规则提取构建关联知识库，结合关联知识库及运行数据构建优化算法模型；在优化算法模型中进行锅炉燃烧运行方式的优化，得到最优运行方式；2CN113177352A权利要求书2/2页显示锅炉燃烧物理场信息及最优运行方式。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用数值模拟方法对对DCS实时运行数据进行处理获取燃烧设备的实时物理场的模拟数据信息，具体为：根据锅炉结构参数，构建锅炉物理模型，采用数值模拟方法对炉内燃烧过程进行模拟，获得模拟数据信息；数值模拟计算时，针对不同负荷、煤质、氧量、给煤方式和配风方式进行模拟，得到相应的物理场信息，并通过热力计算得到锅炉效率。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，最优运行方式包括磨煤机运行方式、配风方式、给水方式及燃烧器摆角运行方式。9.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，用于实现权利要求6‑8任一项所述的方法。3CN113177352A说明书1/5页一种基于数值模拟和人工智能的锅炉燃烧优化