[发明专利]一种垃圾焚烧炉一次风母管的设计方法

说明书

本发明提供一种垃圾焚烧炉一次风母管的设计方法。由计算模块、优化模块和循环逻辑组成；以此实现计算机自助优化设计垃圾焚烧炉一次风母管，使风管结构更加合理，焚烧炉风量分配均匀，从而提高燃烧效率，增加垃圾焚烧电厂的效益。具体为：(1)计算初始化设定结构的特征参数即设计自变量以及优化目标参数，即优化因变量；(2)输入初代样本数量N₀；(3)输入最大产生样本代数m；(4)产生初代的样本；(5)计算模块完成计算；(6)优化模块内完成优化，并产生子代样本；(7)循环计算直到结果收敛或者达到预先设定优化循环次数。模拟结果表明，优化后风量的均匀性提高了52％。

技术领域：

本发明涉及垃圾焚烧发电领域，具体而言一种基于结构参数化结合遗传算法的垃圾焚烧炉一次风母管的设计方法。

背景技术：

随着城市化建设的稳步推进，由于垃圾焚烧发电具有“减量化、无害化、资源化”等特点，近年来已成为许多地区生活垃圾资源化处置和综合利用的重要方式。一次风管系统是垃圾焚烧系统必不可少的组成部分，垃圾通过注入足量均匀的一次风以期达到完全燃烧状态，并保证垃圾的热灼减率，同时减少燃烧时污染物的排放，增加烟气的温度从而提升垃圾发电厂的发电量，提升发电效益。但一次风如果流量分配不均匀，会造成垃圾在炉排上燃烧的不充分，从而增加污染物的产生，并且会降低垃圾发电的效率。

因此一次风管系统的设计很重要，尤其母管的形状结构会直接影响支管的流量分配，从而最终影响垃圾焚烧的效果。但是常规一次风母管设计的是否合理，很大程度上取决于设计者的工程经验，即使后期能基于试错法不断改进，但设计的周期过长，同时成本过高，有时不能达到预想的设计目标。

发明内容：

为了解决一次风流量分配不均的问题，本发明提供一种基于结构参数化结合遗传算法的垃圾焚烧炉一次风母管的设计方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种垃圾焚烧炉一次风母管的设计方法，该设计方法由计算模块、优化模块和循环逻辑组成；

所述计算模块由参数化建模、网格划分、CFD计算和结果处理四部分组成；

所述计算模型采用参数化建模的方法，建立空间坐标系，将计算结构用数学公式或特征参数代表，通过改变参数或编写参数系列脚本，使计算机自行依据参数生成所要计算的模型；

所述优化模块采用遗传算法优化设计变量，包括交叉组合，遗传变异和/或子代产生；

所述优化模块根据所应用对象的不同可替换神经网络算法，序列线性规划，序列二次规划，移渐近线算法；

所述循环逻辑采用或逻辑控制，最大循环次数准则和计算收敛准则满足其一，循环计算结束。

本发明提出的一种垃圾焚烧炉一次风母管的设计方法，步骤如下：

(1)计算初始化设定结构的特征参数，设计自变量以及优化目标参数，优化因变量；

(2)输入初代样本数量N₀；

(3)输入最大产生样本代数m；

(4)产生初代的样本；

(5)计算模块完成计算；

(6)优化模块内完成优化，并产生子代样本；

(7)循环计算直到结果收敛或者达到预先设定优化循环次数。

进一步的，计算初始化，设定母管为截面方形管或截面圆形管，将结构转化为特征参数，并规定特征参数的选取的范围。

进一步的，输入第一代样本的产生个数N₀，输入最大产生样本代数m，采用等间距方法产生计算所需的初代样本的参数，N₀需要大于50个，m推荐设定为20，以保证寻优的效率和效果。