[发明专利]一种全息在线计量煤和生物质耦合发电掺混比例的方法

说明书

本发明公开了一种深度学习全息在线计量煤和生物质耦合发电掺混比例的方法，包括以下步骤：利用数字全息颗粒测量系统分别采集煤粉和生物质颗粒的全息图，对全息图进行重建处理获取颗粒幅值图和相位图，同时测定煤粉和生物质密度；构建深度学习全息燃料颗粒判别架构，以颗粒幅值图和相位图作为训练集对架构进行训练；利用数字全息在线测量系统获取煤粉和生物质混合后的全息图，将训练后的深度学习架构应用于混合颗粒全息图中颗粒的判别分类；对分类的颗粒进行形貌和尺寸分析，计算颗粒的体积；计算煤和生物质的掺混比例。本发明提供的方法，与现有的煤和生物质耦合发电掺烧比例的计量方法相比，可实现实时测量，实施过程简单，且数字全息技术对硬件的要求不高，因此可大大降低测量成本。

技术领域

本发明涉及颗粒测量领域，具体涉及一种深度学习全息在线计量煤和生物质耦合发电掺混比例的方法。

背景技术

燃煤发电是我国电力的主要来源。然而煤炭燃烧不仅会带来污染物的排放，还会增加二氧化碳的排放，加剧温室效应。

生物质能是一种清洁的可再生能源，可实现二氧化碳零排放。生物质发电具有较强的经济、社会和生态效益，可缓解能源和环境问题。目前，采用生物质代替燃煤发电或煤和生物质耦合掺烧发电发展迅速。其中煤和生物质耦合掺烧发电可分为直接掺烧和间接掺烧两种方式，间接掺烧将生物质气化后送入锅炉燃烧，直接掺烧在燃烧侧实现混燃，将生物质处理成可以和煤粉混烧的状态送入炉膛燃烧。

由于缺乏有效的掺混比例计量手段，政府难以制定生物质掺烧的补贴政策，造成了生物质掺烧发电难以推广。目前已有的一些测量手段，如通过煤和生物质的工业分析数据和痕量元素数据计量掺混量，或根据煤和生物质中碳-14含量的不同计量混燃比。如公开号为CN108387569A的中国专利公开了一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，包括以下步骤：(1)原煤与生物质入厂后进行采样和煤质分析，获取其主要煤质数据和痕量元素数据；(2)原煤与生物质按照电厂所需比例进行均匀混合后经入炉煤皮带入炉燃烧发电；(3)入炉煤皮带上设置皮带秤与在线煤质检测系统，实时检测入炉煤皮带上原煤与生物质混合物的重量、主要煤质数据和痕量元素数据；(4)通过计算，获取入炉混合物中生物质的含量。本发明可以准确计量燃煤发电过程中生物质的掺混量，且实现过程简便，初投资少。

但这些方法需要对煤和生物质或燃烧产物进行复杂的分析，会受到测量实时性和成本的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深度学习全息在线计量煤和生物质耦合发电掺混比例的方法，可实现煤和生物质掺混比例的实时计量，且测量成本低。

本发明提供如下技术方案：

一种深度学习全息在线计量煤和生物质耦合发电掺混比例的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)利用数字全息颗粒测量系统分别采集煤粉和生物质颗粒的全息图，对全息图进行重建处理获取煤粉和生物质颗粒的幅值图和相位图；同时测定煤粉颗粒的密度ρ_coal和生物质颗粒的密度ρ_bio；

(2)构建深度学习全息燃料颗粒判别架构，以步骤(1)获得的煤粉和生物质颗粒的幅值图和相位图作为训练集对架构进行训练；

(3)利用数字全息在线测量系统获取煤粉和生物质颗粒混合后的全息图，经过重建处理后的幅值图和相位图输入到训练后的全息燃料颗粒判别架构中进行判别分类，将幅值图中的煤粉颗粒记为生物质颗粒记为

(4)对判别分类后的幅值图中的煤粉和生物质颗粒进行形貌和尺寸分析：煤粉颗粒的粒度和体积分别记为和生物质颗粒的粒度和体积分别记为和

(5)根据步骤(1)中煤粉和生物质颗粒的密度、步骤(4)中煤粉和生物质颗粒的体积计算煤粉和生物质颗粒的掺混比例K，计算公式为：

其中，掺混比例K为质量比。