[發(fā)明專利]考慮全工況外部參數(shù)變化的煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110484537.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113191083B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明;封又琳;楊凱旋;嚴(yán)俊杰;劉繼平;邢秦安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/12;G06N5/00;G06N7/00;G06F111/04;G06F111/06;G06F111/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種考慮全工況外部參數(shù)變化的煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：

煙氣余熱回收系統(tǒng)由h個(gè)換熱器HE_k及換熱器間管路閥門系統(tǒng)連接構(gòu)成，k＝1～h；

該煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以獲得全工況外部參數(shù)變化的條件下綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益最大的余熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)型S₀為最終的優(yōu)化目標(biāo)；在各階段以系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最大為優(yōu)化目標(biāo)；在利用熱力計(jì)算模型采集離散數(shù)據(jù)樣本以建立代理模型階段以換熱器HE_k的設(shè)計(jì)面積A_k、換熱器HE_k的工質(zhì)進(jìn)出口流量D_l、換熱器HE_k的工質(zhì)進(jìn)出口設(shè)計(jì)溫度t_g為待優(yōu)化參數(shù)；在采用運(yùn)籌學(xué)規(guī)劃方法優(yōu)化階段以設(shè)計(jì)溫度T_d和設(shè)計(jì)負(fù)荷N_d為待優(yōu)化參數(shù)，采用運(yùn)籌學(xué)規(guī)劃方法配合代理模型進(jìn)行優(yōu)化求解獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)負(fù)荷N_d0及最優(yōu)設(shè)計(jì)溫度T_d0，并進(jìn)一步獲得最終的最優(yōu)余熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)型S₀； 具體包括如下步驟：

(1)建立描述系統(tǒng)熱力特性的煙氣余熱回收系統(tǒng)熱力計(jì)算模型；

(2)利用煙氣余熱回收系統(tǒng)熱力計(jì)算模型采集離散數(shù)據(jù)樣本以建立煙氣余熱回收系統(tǒng)代理模型：

離散數(shù)據(jù)樣本采集的流程為：輸入一組設(shè)計(jì)負(fù)荷N_d,i和設(shè)計(jì)溫度T_d,i，i＝1～n，由所建立的煙氣余熱回收系統(tǒng)熱力計(jì)算模型，采用多參數(shù)智能優(yōu)化算法以煙氣余熱回收系統(tǒng)使用年限間的總凈現(xiàn)值最大為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化得到這組設(shè)計(jì)參數(shù)下最優(yōu)的設(shè)計(jì)構(gòu)型S_i；

由最優(yōu)的設(shè)計(jì)構(gòu)型S_i的構(gòu)型參數(shù)，輸入一組變運(yùn)行負(fù)荷N_j和變環(huán)境溫度T_j，j＝1～m，結(jié)合煙氣余熱回收系統(tǒng)調(diào)控措施，由所建立的余熱回收系統(tǒng)熱力計(jì)算模型得到變工況下?lián)Q熱器HE_k工質(zhì)進(jìn)出口溫度t_k,j,i及變工況下最優(yōu)的設(shè)計(jì)構(gòu)型S_i在使用年限間的總凈現(xiàn)值NPV_j,i；

基于人工智能算法建立描述換熱器HE_k工質(zhì)進(jìn)出口溫度及煙氣余熱回收系統(tǒng)使用年限間的總凈現(xiàn)值與設(shè)計(jì)負(fù)荷、設(shè)計(jì)溫度、變運(yùn)行負(fù)荷、變環(huán)境溫度之間函數(shù)關(guān)系的煙氣余熱回收系統(tǒng)代理模型：

(NPV,t_k)＝f(N_d,T_d,N,T)

式中：NPV為煙氣余熱回收系統(tǒng)使用年限間的總凈現(xiàn)值，元；t_k為換熱器HE_k工質(zhì)進(jìn)出口溫度，℃；N_d為設(shè)計(jì)負(fù)荷，W；T_d為設(shè)計(jì)溫度，℃；N為變運(yùn)行負(fù)荷，W；T為變環(huán)境溫度，℃；

(3)采用多階段隨機(jī)規(guī)劃方法配合煙氣余熱回收系統(tǒng)代理模型進(jìn)行優(yōu)化求解，以設(shè)計(jì)溫度T_d和設(shè)計(jì)負(fù)荷N_d為待優(yōu)化參數(shù)；以在情景集b_s下的期望總凈現(xiàn)值最大為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，s＝1～E，即：

式中p_s為情景b_s所對(duì)應(yīng)的概率；NPV_s為煙氣余熱回收系統(tǒng)在情景b_s下系統(tǒng)使用年限間的總凈現(xiàn)值，元，當(dāng)情景b_s下的換熱器HE_k工質(zhì)進(jìn)出口溫度t_k,s滿足換熱器運(yùn)行溫度約束時(shí)

(NPV_s,t_k,s)＝f(N_d,T_d,N_s,T_s)

當(dāng)情景b_s下的換熱器HE_k工質(zhì)進(jìn)出口溫度t_k,s不滿足換熱器運(yùn)行溫度約束時(shí)

NPV_s＝0

約束條件為換熱器HE_k運(yùn)行溫度約束和隨機(jī)運(yùn)行負(fù)荷N_s、隨機(jī)環(huán)境溫度T_s對(duì)應(yīng)于情景b_s的約束：

T_s∈b_s{T_L…T…T_H}

N_s∈b_s{N_L…N…N_H}

式中t_k,s為情景b_s下?lián)Q熱器HE_k工質(zhì)進(jìn)出口溫度，℃；t_h,s為情景b_s下尾部換熱器HE_h出口煙氣進(jìn)入除塵器ESP的溫度，℃；T為變環(huán)境溫度，℃；N為變運(yùn)行負(fù)荷，W；T_L為變環(huán)境溫度T的下限，℃；T_H為變環(huán)境溫度T的上限，℃；N_L為變運(yùn)行負(fù)荷N的下限，W；N_H為變運(yùn)行負(fù)荷N的上限，W。