[发明专利]用于等离子体裂解煤制乙炔反应状态评估的多源数据融合系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于等离子体裂解煤制乙炔反应状态评估的多源数据融合系统及方法，该系统包括：数据采集模块，实时采集等离子体裂解煤制乙炔反应过程的多源生产数据；多源数据存储模块，存储和管理所述多源生产数据；多源数据融合模块，分别提取所述多源生产数据的关键特征，获得带有时间戳的结构化数据，并对结构化数据进行融合；状态评估模块，根据多源生产数据的融合结果得到等离子体裂解煤制乙炔反应状态的评估等级。本发明的系统有效地利用了等离子反应过程的多源生产数据，采用特征级融合方法对多源生产数据进行融合，对等离子反应过程的运行状态等级进行评估。

技术领域

本发明涉及等离子体裂解煤制乙炔生产监控领域，尤其涉及一种用于等离子体裂解煤制乙炔反应状态评估的多源数据融合系统及方法。

背景技术

乙炔，分子式为C₂H₂，在室温下是一种无色、极易燃的气体。乙炔在化工生产中占据着重要位置，主要用于金属的焊接和切割、有机合成、原子吸收光谱、标准气、校正气和照明等。由乙炔可生产一系列的化学产品，其衍生物在塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、染料、香蕉、涂料、溶剂、胶粘剂、表面活性剂以及有机导体和半导体等许多工业部门有广泛用途。

我国的乙炔生产主要依靠传统的电石水解法(湿法碳化钙法)，电石由焦炭和石灰制成，通过水解生成乙炔，同时产生大量废水和电石渣。这种工艺流程长、能耗高、环境污染严重。

等离子体是大量带电粒子组成的非凝聚系统，是物质的第四态，其基本组成为：带负电粒子(如电子)、带正电粒子(如离子)和中性粒子。热等离子体可以起到高温热源和化学活性粒子源的双重作用，因为等离子态的各种物质微粒具有极强的化学活性，所以可以在无催化剂存在的条件下加速反应进程，并提供吸热过程所需的能量，因此可以高效率、低能耗地实现烃类的裂解。

现在乙炔主要是由石油裂解烯烃得来，而石油现在已日益枯竭，由石油裂解制乙炔也不是长远之计。煤在世界范围都有广泛的分布，而且其总蕴藏量要比石油多，并且煤与乙炔的碳氢比很接近，故以煤为原料直接生产乙炔应该是最合理的工艺路线。

等离子体热解煤制乙炔是利用等离子体具有能量高度集中、高热焓、高化学活性的特点，将等离子体技术与煤转化相结合，它克服了传统工艺的许多缺点，具有流程短、洁净转化的优点，是煤直接转化的一条有效途径。

等离子体裂解煤制乙炔的原理是利用等离子体炬产生的平均温度达5000℃的氢等离子体使煤粉和氢气进行化学反应，产生含乙炔的混合气体，经过分离和提浓，即可得到高质量乙炔。使用该方法乙炔产率可达到29～31％，最高达59.9％。

但由于等离子体裂解煤制乙炔还是一种正在发展的生产方案，业界目前对其的研究还停留在工程化阶段。目前，通过分析等离子反应过程的生产运行数据来得到运行状态指标，并进一步指导实际生产的研究还较少。

目前，对多源数据融合的状态评估方法大多基于单模态数据，其多基于不同类型的传感器数据，而在工业过程生产监控中，单凭传感器数据并不能完全反映生产运行状态，并且，在实际工业生产过程中，很多信息来源的数据目前还不能得到充分的运用，其富含的信息可以进一步来指导实际的生产工作。

发明内容

本发明提供了一种用于等离子体裂解煤制乙炔反应状态评估的多源数据融合系统和方法，其有效地利用了等离子反应过程的多源生产数据，采用特征级融合方法对多源生产数据进行融合，对等离子反应过程的运行状态等级进行评估。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于等离子体裂解煤制乙炔反应状态评估的多源数据融合系统，包括：

数据采集模块，实时采集等离子体裂解煤制乙炔反应过程的多源生产数据；

多源数据存储模块，存储和管理所述多源生产数据；