[發明專利]一種蒸汽動力系統的運行操作方法

有效

• 申請號: 201510073874.4
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104657789B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 榮岡;張鵬飛;馮毅萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 馬士林

技術領域

本發明涉及蒸汽動力系統技術領域，具體涉及一種蒸汽動力系統的運行操作方法。

背景技術

石化企業是典型的高耗能產業，如何通過改進設備和操作工藝來降低生產成本和環境成本，一直是該行業所面臨的嚴峻問題。在石化企業中，蒸汽動力系統是供能中的重要環節，其通過消耗燃料油、燃料氣及新鮮水，為整個生產過程提供不同等級蒸汽、動力乃至電力能源。

蒸汽動力系統流程結構固定的系統參數優化，主要包括現有系統操作條件的優化和新系統設計或舊系統改造時對某一結構方案的設計參數和操作條件的優化。目前，針對這類蒸汽動力系統操作參數優化的方法主要有線性規劃法、非線性規劃法和帶有混合整數的非線性規劃法。

申請公布號為CN103544551A的發明專利申請文獻公開了一種蒸汽動力系統的操作優化方法，該方法包括以下步驟：確定蒸汽動力系統所包含的各設備的性能特征參數以及所述蒸汽動力系統的工藝參數；根據所述蒸汽動力系統的能量守恒方程、所述蒸汽動力系統的質量守恒方程、所述各設備的能量守恒方程、所述各設備的質量守恒方程以及所述各設備的性能特征參數和所述蒸汽動力系統的工藝參數建立所述蒸汽動力系統的非線性數學模型；對所述非線性數學模型進行模擬求解，得到模擬運算結果；設定所述非線性數學模型中優化變量的取值范圍，以及設定所述非線性數學模型的優化目標函數；將所述模擬運算結果作為所述非線性數學模型優化運算的初始可行解，在所述優化變量的取值范圍內，采用序列二次規劃法和序貫線性規劃法混合優化方法對所述非線性數學模塊進行優化求解，得到優化求解結果；判斷所述優化求解結果是否使得所述優化目標函數的值在所述優化變量的取值范圍內達到最小，如果是，則將所述優化求解結果作為所述蒸汽動力模型的運行參數。

傳統的控制系統和方法側重于不同等級蒸汽的生產、消耗平衡關系，使得以最低的生產成本滿足生產需求。然而，這種粗放型的生產控制方式并沒有考慮到由此帶來的環境成本，尤其在當前環境問題日益突出的大背景下，企業在生產中不僅需要考慮“節能”，更應統籌考慮“減排”。章建棟等提出了瓦斯與蒸汽動力系統的集成優化調度策略，但其重載實現瓦斯和蒸汽在全廠的調度平衡關系，而未能考慮環境因素對于實際生產方法的影響。戴文智和羅向龍等在蒸汽調度中考慮了環境因素，但是其實施案例中汽輪機的功能較為單一，同時對于環境因素的考慮也只局限于在目標函數中增加環境成本。

發明內容

本發明提供了一種蒸汽動力系統的運行操作方法，該運行操作方法滿足生產成本和排放成本兩個目標的優化策略，獲得了蒸汽動力系統的最佳生產加工方案。

一種蒸汽動力系統的運行操作方法，包括以下步驟：

(1)采集蒸汽動力系統中各設備的性能特征參數以及蒸汽動力系統的工藝參數；

(2)根據蒸汽動力系統的能量、質量守恒方程建立所述蒸汽動力系統的混合整數線性規劃模型，并設定所述混合整數線性規劃模型的優化目標函數；

(3)以生產成本和廢氣排放成本為目標，采用增廣ε約束法求解優化目標函數，獲得目標優化參數；

(4)將所述目標優化參數作為蒸汽動力系統的運行參數進行蒸汽動力系統的運行控制。

所述的設備為蒸汽動力系統中的產能設備、耗能設備以及運能系統(不同等級蒸汽管網)間的減溫減壓器；

其中，所述產能設備涉及的性能特征參數為：最大負荷，最大燃料流量，熱損失比例和負荷比例回歸函數的兩個回歸參數，蒸汽從過熱溫度到飽和溫度的散熱強度、飽和水介于新鮮水入鍋爐時溫度和蒸汽出鍋爐時溫度之間的比熱以及啟停費用；耗能設備涉及的性能特征參數為：最大負荷，最大能量負荷與全負荷效率回歸函數的回歸參數，蒸汽焓降以及啟停費用。

所述蒸汽動力系統的工藝參數包括：燃料性能參數、生產需求參數以及物料成本參數。

其中，燃料性能參數為：熱值、含S量、含C量、含N量以及燃料的燃燒產物含量；生產需求參數為：不同溫度壓力的蒸汽需求量、汽輪機動力需求量以及電力需求量；物料成本參數為：燃料、電和水的單價、廢氣排放收費標準。

本發明蒸汽動力系統的優化目標是在滿足蒸汽、動力和電力需求的前提條件下，調整燃料參數、產能和耗能設備的運行參數、運能系統(蒸汽管網)內部不同等級蒸汽的平衡、設備啟停參數以及外購電量和新鮮水購買量，從而在實現生產計劃的前提下，同時兼顧生產成本和環境成本。所以，本發明蒸汽動力系統運行操作方法的優化目標為兩個：(1)生產成本，(2)環境成本。

所述優化目標函數為：