[發明專利]一種低溫熱系統的優化方法

有效

• 申請號: 201811510999.9
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109636034B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 裴旭;關新虎;焦云強;王建平;邸雪梅;朱賢琨
• 申請（專利權）人: 石化盈科信息技術有限責任公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發明涉及一種低溫熱系統的優化方法，包括以下步驟：建立低溫熱系統的數學機理模型；利用聯立模塊法建立低溫熱系統的優化模型；使用有約束變尺度法WHP對所述低溫熱系統的優化模型進行求解。該方法大大提高了有約束的多變量化工行業低溫熱系統模型最優化問題的求解速度，較好地解決了現有數學求解模型不能針對低溫熱系統進行快速而準確的模擬和優化的問題，基于本方法產生的優化方案更加切合企業實際，節能效果更為顯著。

技術領域

本發明屬于石化領域，具體涉及一種低溫熱系統的優化方法。

背景技術

全球經濟的快速發展和人口的增長，持續增長的能源消耗造成了緊張的能源形勢。面對逐漸枯竭的一次能源(煤、石油、天然氣、核能)，現階段還未能找到合理的替代物。所以，開發新能源和提高一次能源的利用率是解決目前面臨的能源危機的途徑之一。但是太陽能、地熱能、核能、生物質能、風能等新型能源的利用尚存在許多問題沒有得到有效地解決，難以承擔替代能源的重任，所以提高一次能源的利用率仍然是解決當前能源問題的主要措施。

目前，一次能源利用的主要問題是其利用效率偏低，致使工業生產排放大量低溫余熱資源，這些余熱未能得到充分處理和有效利用而向環境直接排放，造成了資源浪費和環境污染。

現階段可以利用的余熱資源不僅僅包括一次能源燃燒產生的熱量，還包括化工工藝產生的化學反應熱等，這些余熱亦可稱之為工業廢熱。工業余熱資源廣泛存在于各種生產過程且含量十分豐富，特別是在鋼鐵、化工、石油、建材、機械、煤炭等行業。工業余熱被視為是繼一次能源煤、石油、天然氣以及水力之后的第五大常規能源。在工業使用的熱量中最終約有50％未被利用而變成低品位的廢熱直接排放，回收潛力巨大。回收和利用這部分余熱，是解決現階段的能源問題以及余熱排放過程產生的環境污染問題的有效手段。但是低溫熱系統涉及到的裝置及系統較多，相互之間的影響較為明顯，特別是在大范圍內的開停工車期間或者事故期間，低溫熱系統的間斷會引起大范圍的連鎖反應，盡管使用了例如夾點分析等換熱網絡優化方法，但實際遇到生產操作調整及運行波動時對系統的沖擊仍然較大。

低溫熱系統流程較為復雜，通常都有循環流股，并且低溫熱系統的運行方式隨著生產裝置的運行波動較大，目前針對低溫熱系統優化的研究工作主要基于序貫模塊法，建立低溫熱系統流程模型，低溫熱系統優化方法效率不高，考慮因素不夠全面，效果不甚理想，優化方案脫離現場實際，與現場的實際應用存在一定的差距。

當前求解算法雖然在一定程度上解決了低溫熱系統數學模擬的需求，提高了低溫熱系統優化的研究深度。但序貫模塊法求解復雜流程模型需要不斷切斷再循環流股進行降階，求解速度慢，計算結果與現場實際存在一定差距，求解速度和精度遠不能滿足低溫熱系統復雜多變的實際操作狀況。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種石化行業低溫熱系統的優化方法，該方法以低溫熱運行成本最小為優化目標，考慮低溫熱系統運行過程中的諸多等式約束和不等式約束，最大限度地在模型中還原低溫熱系統的運行狀態，在此基礎上創新性地使用聯立模塊法建立低溫熱系統的優化模型，解決復雜低溫熱模型的求解問題，依托有約束變尺度法WHP求解優化模型，大大提高了有約束的多變量化工行業低溫熱系統模型最優化問題的求解速度，較好地解決了現有數學求解模型不能針對低溫熱系統進行快速而準確的模擬和優化的問題，基于本方法產生的優化方案更加切合企業實際，節能效果更為顯著。

本發明提供的低溫熱系統的優化方法包括以下步驟：

A、建立低溫熱系統的數學機理模型；

B、利用聯立模塊法建立低溫熱系統的優化模型；

C、使用有約束變尺度法WHP對所述低溫熱系統的優化模型進行求解。

根據本發明的一些實施方式，所述步驟A包括以下步驟：

A1、根據低溫熱系統的實際操作參數以及實際熱媒和熱源熱阱的換熱流程，建立低溫熱系統的數學機理模型；