[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)計方法

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113191083B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉明;封又琳;楊凱旋;嚴俊杰;劉繼平;邢秦安
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G06N5/00;G06N7/00;G06F111/04;G06F111/06;G06F111/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了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)計方法，該方法依據(jù)各智能優(yōu)化算法的工作原理和特性將其耦合運用于煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，通過合理地構(gòu)建設(shè)計優(yōu)化流程，實現(xiàn)了對全工況外部參數(shù)變化的條件下綜合技術(shù)經(jīng)濟效益最大的余熱回收系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)型的有效求解；由該方法獲得的余熱回收系統(tǒng)綜合技術(shù)經(jīng)濟性高、適應性強、靈活性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及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)計方法。

背景技術(shù)

近年來，我國新能源發(fā)電裝機容量迅速增長，燃煤發(fā)電由主體能源向基礎(chǔ)能源過渡。燃煤發(fā)電將更多的承擔調(diào)峰任務并將長期頻繁地變負荷運行，這對火電機組的靈活性提出了新的要求。煙氣余熱回收技術(shù)是提高燃煤發(fā)電機組效率、降低電廠污染物排放的有效手段。隨著燃煤機組變工況運行的日趨頻繁，實現(xiàn)燃煤機組煙氣余熱回收系統(tǒng)在全工況范圍內(nèi)的高效運行，對提高燃煤機組整體效率具有重要意義。

但在現(xiàn)有的煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中缺乏對在變工況條件下系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性的考慮。不利于變工況條件下煙氣余熱回收系統(tǒng)的高效運行。因此，基于燃煤機組的變工況特性和運行情況，開展燃煤機組余熱回收系統(tǒng)設(shè)計，以獲得一個可實現(xiàn)全工況高效與安全協(xié)同運行的余熱回收系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)型有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供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)計方法，通過建立余熱回收系統(tǒng)相應的熱力計算模型并采用多種智能優(yōu)化算法以結(jié)合燃煤機組已有的歷年運行數(shù)據(jù)進行優(yōu)化求解，最終可以獲得全工況外部參數(shù)變化的條件下綜合技術(shù)經(jīng)濟效益最大的余熱回收系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)型。該方法適用于由多個換熱器與相應的管路閥門等部件構(gòu)成的煙氣余熱回收系統(tǒng)，該方法所獲得的最優(yōu)余熱回收系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)型，能有效適應于當前機組調(diào)峰調(diào)頻、機組余熱回收系統(tǒng)變負荷日趨頻繁的能源現(xiàn)狀，實現(xiàn)在全工況下的綜合技術(shù)經(jīng)濟性最優(yōu)。該方法簡便易行，有著良好的優(yōu)化設(shè)計效果。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

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

該煙氣余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計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)濟效益最大的余熱回收系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)型S₀為最終的優(yōu)化目標；在各階段以系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟性最大為優(yōu)化目標；在利用熱力計算模型采集離散數(shù)據(jù)樣本以建立代理模型階段以換熱器HE_k的設(shè)計面積A_k、換熱器HE_k的工質(zhì)進出口流量D_l、換熱器HE_k的工質(zhì)進出口設(shè)計溫度t_g為待優(yōu)化參數(shù)；在采用運籌學規(guī)劃方法優(yōu)化階段以設(shè)計溫度T_d和設(shè)計負荷N_d為待優(yōu)化參數(shù)，采用運籌學規(guī)劃方法配合代理模型進行優(yōu)化求解獲得最優(yōu)設(shè)計負荷N_d0及最優(yōu)設(shè)計溫度T_d0，并進一步獲得最終的最優(yōu)余熱回收系統(tǒng)設(shè)計構(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)熱力計算模型；

(2)利用煙氣余熱回收系統(tǒng)熱力計算模型采集離散數(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)計負荷N_d,i和設(shè)計溫度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，優(yōu)化得到這組設(shè)計參數(shù)下最優(yōu)的設(shè)計構(gòu)型S_i；