一種燃煤燃燒特性計算方法
【專利摘要】一種燃煤燃燒特性計算方法，該方法以大量煤質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以煤質(zhì)工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量為輸入，燃燒特性為輸出，建立基于支持向量回歸燃燒特性模型，將新煤種或混煤的工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量輸入到模型中即可快速計算出該煤種的燃燒特性參數(shù)。本發(fā)明利用煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫信息建立燃煤燃燒特性計算模型，信息利用程度充分，模型簡潔有效。本發(fā)明采用權(quán)重加合的方法計算摻混配煤的基本分析數(shù)據(jù)和發(fā)熱量，可以較好的計算混煤燃燒特性。本發(fā)明提出計算模型基于煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫發(fā)生變化時方便進行模型更新，確保了模型有效性。
【專利說明】
一種燃煤燃燒特性計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種燃煤燃燒特性計算方法，屬煤燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤質(zhì)數(shù)據(jù)檢測是電站運行的重要環(huán)節(jié)。在檢測多煤種摻混配煤方案時，傳統(tǒng)的摻 配煤種化驗檢測方法需要借助熱重實驗手段，對實驗人員及實驗設(shè)備都有較高的要求，同 時，實驗測定的方法周期較長，需要提前于燃燒調(diào)整實施完成一系列復(fù)雜的工作。這與電站 行業(yè)智能、經(jīng)濟、高效的發(fā)展趨勢不符。
[0003] 針對燃煤特性的建模計算方法可以有效減少檢測工作量，同時避免人為因素帶來 的誤差。鑒于此，我們提出一種基于組分煤種基本分析數(shù)據(jù)及發(fā)熱量的燃煤燃燒特性計算 方法。方法基于電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的煤質(zhì)記錄建立預(yù)測模型，針對新煤種，以工業(yè)分析、元 素分析、發(fā)熱量作為輸入;針對配煤方案，則利用煤質(zhì)種類、配比等信息，通過權(quán)重均值方法 擬合配煤方案的基本分析數(shù)據(jù)和發(fā)熱量，作為計算模型的輸入，最終得到新煤種或混煤的 燃煤燃燒特性計算值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或進一步需求，本發(fā)明公開了一種燃 煤燃燒特性的計算方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種燃煤燃燒特性的計算方法，包括以下步驟：
[0006] (1)通過實驗得到常用煤種的元素分析、工業(yè)分析、發(fā)熱量、燃燒特性分析數(shù)據(jù)，建 立煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫，將實驗數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。
[0007] (2)建立基于煤種元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量的燃燒特性計算模型；建模數(shù)據(jù)由 電站煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫提供，煤種元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量作為模型輸入，煤種燃燒特性參數(shù) 作為模型輸出；對輸入特征進行歸一化處理，使取值落在范圍[0，1 ]內(nèi)；按照7:3的比例將數(shù) 據(jù)集隨機分成模型訓(xùn)練集和模型測試集；訓(xùn)練集用于模型的建立，測試集用于校驗?zāi)Ｐ偷?預(yù)測效果;選用徑向基函數(shù)(RBF)作為模型核函數(shù)；引入遺傳算法進行建模參數(shù)尋優(yōu);通過 遺傳算法尋優(yōu)手段確立模型參數(shù)，完成計算模型的建立。
[0008] 步驟(3):對于新煤種或混煤，以其元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量輸入到第(2)步所 建立的燃燒特性計算模型即可得到燃燒特性參數(shù)。
[0009] 所述步驟(2)中，建模數(shù)據(jù)由電站煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫提供。在煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫沒有發(fā)生變化的 情況下，所建立模型無需更新;在煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫發(fā)生變化后，需要針對新的建模數(shù)據(jù)重新建立 模型。
[0010] 所述步驟(2)中，遺傳算法同時對支持向量機建模的三個參數(shù)進行尋優(yōu)，分別是： 懲罰系數(shù)C，RBF核函數(shù)自帶參數(shù)g，以及損失函數(shù)系數(shù)p。
[0011]所述煤種燃燒特性參數(shù)包括著火溫度和燃盡溫度。
[0012]所述混煤的元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量采用加權(quán)平均的方法求得。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明利用煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫信息建立燃煤燃燒特性計算模型， 信息利用程度充分，模型簡潔有效。本發(fā)明采用權(quán)重加合的方法計算摻混配煤的基本分析 數(shù)據(jù)和發(fā)熱量，可以較好的計算混煤燃燒特性。本發(fā)明提出計算模型基于煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫，在數(shù) 據(jù)庫發(fā)生變化時方便進行模型更新，確保模型有效性。
【附圖說明】
[0014] 圖1是配煤方案燃燒特性計算流程示意圖；圖2是遺傳算法參數(shù)尋優(yōu)流程示意圖； 圖3是著火溫度預(yù)測值與實際值的散點對比圖；圖4是燃盡溫度預(yù)測值與實際值的散點對比 圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明。
[0016] 本實施例以某電廠煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫中66條煤質(zhì)數(shù)據(jù)為例，依照圖1所示步驟，展開以下 工作：
[0017] 1、基于煤質(zhì)基礎(chǔ)分析和發(fā)熱量構(gòu)建燃燒特性模型
[0018] (1)煤質(zhì)數(shù)據(jù)收集及處理:從電站煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出所有煤質(zhì)記錄，合計40條。以 元素分析數(shù)據(jù)、工業(yè)分析數(shù)據(jù)以及發(fā)熱量數(shù)據(jù)作為模型的輸入，燃燒特性的著火溫度、燃盡 溫度作為輸出。對輸入特征進行歸一化處理，使取值落在范圍[0，1 ]內(nèi)。按7:3的比例將建模 數(shù)據(jù)隨機分為訓(xùn)練集和測試集，訓(xùn)練集用于模型的建立，測試集用于校驗?zāi)Ｐ偷念A(yù)測效果。
[0019] (2)預(yù)測建模:采用支持向量機方法，以煤質(zhì)基本分析及發(fā)熱量作為輸入、燃燒特 性指標為輸出，利用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)建立模型。選用徑向基函數(shù)(RBF)作為模型核函數(shù)，通過遺 傳算法尋優(yōu)手段確立模型參數(shù)，完成計算模型的建立。遺傳算法的最大進化代數(shù)maxgen、種 群數(shù)sizepop、代溝ggap以及各參數(shù)尋優(yōu)范圍等相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下表1所示：
[0020] 表 1
[0021]
[0022] (3)模型精度校驗:利用測試集檢驗建模效果。圖2、3分別為著火溫度、燃盡溫度與 實際值的散點分布對比。對上述兩者預(yù)測的效果如下表2所示。預(yù)測結(jié)果表明著火溫度和燃 盡溫度具有較好的精度。
[0023] 表 2
[0024]
[0025] 2、預(yù)測燃煤燃燒特性指標
[0026] (1)針對混煤方案，擬合混煤的元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量數(shù)據(jù):利用示例解釋 這一步驟。假設(shè)某臺機組配置有6臺磨煤機，在待測定的配煤方案中，6臺磨煤機出力分別為 出，出，-_，!16，當前磨煤機煤種元素分析(：占比為(： 1，(：2，-_，(：6，配煤方案的元素分析(：占比計 算為：
[0027]
[0028] 循此方法，計算當前配煤方案的其他煤質(zhì)基本分析數(shù)據(jù)和發(fā)熱量的權(quán)重均值。
[0029] (2)預(yù)測燃燒特性:針對新煤種，將煤種的元素分析數(shù)據(jù)、工業(yè)分析數(shù)據(jù)、發(fā)熱量數(shù) 據(jù)作為模型輸入;針對混煤方案，將上一步驟計算得到的配煤方案基本分析數(shù)據(jù)及發(fā)熱量 數(shù)據(jù)作為模型輸入，利用模型的預(yù)測功能得到當前配煤方案的著火溫度、燃盡溫度燃燒特 性參數(shù)。藉此實現(xiàn)燃煤燃燒特性的計算。
[0030] 以某煤種A為例，該煤種元素分析、工業(yè)分析及發(fā)熱量數(shù)據(jù)如下表3所示：
[0031] 表3
[0032]
[0033]以上述參數(shù)作為輸入，對煤種A的著火溫度、燃盡溫度預(yù)測結(jié)果分別為422.3°C和 597.1°C。對比A的實際著火溫度(430.9°C)和燃盡溫度(620°C)，本預(yù)測方法的相對誤差分 別為：
[0034]
[0035]
【主權(quán)項】
1. 一種燃煤燃燒特性計算方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟： (1) 通過實驗得到常用煤種的元素分析、工業(yè)分析、發(fā)熱量、燃燒特性分析數(shù)據(jù)，建立煤 質(zhì)數(shù)據(jù)庫，將實驗數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中； (2) 建立基于煤種元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量的燃燒特性計算模型；建模數(shù)據(jù)由電站 煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫提供，煤種元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量作為模型輸入，煤種燃燒特性參數(shù)作為 模型輸出；對輸入特征進行歸一化處理，使取值落在范圍[0，1 ]內(nèi)；按照7:3的比例將數(shù)據(jù)集 隨機分成模型訓(xùn)練集和模型測試集；訓(xùn)練集用于模型的建立，測試集用于校驗?zāi)Ｐ偷念A(yù)測 效果;選用徑向基函數(shù)(RBF)作為模型核函數(shù)；引入遺傳算法進行建模參數(shù)尋優(yōu);通過遺傳 算法尋優(yōu)手段確立模型參數(shù)，完成計算模型的建立； (3) 對于新煤種或混煤，以其元素分析、工業(yè)分析和發(fā)熱量輸入到第(2)步所建立的燃 燒特性計算模型即可得到燃燒特性參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃煤燃燒特性計算方法，其特征在于，所述遺傳算法進行 建模參數(shù)尋優(yōu)，即采用遺傳算法對燃燒特性計算模型參數(shù)進行優(yōu)化，遺傳算法的最大進化 代數(shù)maxgen、種群數(shù)sizepop、代溝ggap分別設(shè)置為50、20、0.9;同時對支持向量機建模的三 個參數(shù)進行尋優(yōu)，分別是:懲罰系數(shù)C，RBF核函數(shù)自帶參數(shù)g，以及損失函數(shù)系數(shù)p。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃煤燃燒特性計算方法，其特征在于，所述煤種燃燒特性 參數(shù)包括著火溫度和燃盡溫度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃煤燃燒特性計算方法，其特征在于，所述混煤的元素分 析、工業(yè)分析和發(fā)熱量采用加權(quán)平均的方法求得。
【文檔編號】G06F17/30GK105975618SQ201610344930
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】夏永俊, 張 成, 譚鵬, 劉發(fā)圣, 吳英, 王潛, 桂良明
【申請人】國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司