[發明專利]考慮全工況外部參數變化的煙氣余熱回收系統優化設計方法

有效

• 申請號: 202110484537.X
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113191083B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 劉明;封又琳;楊凱旋;嚴俊杰;劉繼平;邢秦安
• 申請（專利權）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: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種考慮全工況外部參數變化的煙氣余熱回收系統優化設計方法，該方法依據各智能優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優化設計，通過合理地構建設計優化流程，實現了對全工況外部參數變化的條件下綜合技術經濟效益最大的余熱回收系統設計構型的有效求解；由該方法獲得的余熱回收系統綜合技術經濟性高、適應性強、靈活性高。

技術領域

本發明涉及煙氣余熱回收系統優化設計技術領域，具體涉及一種考慮全工況外部參數變化的煙氣余熱回收系統優化設計方法。

背景技術

近年來，我國新能源發電裝機容量迅速增長，燃煤發電由主體能源向基礎能源過渡。燃煤發電將更多的承擔調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。煙氣余熱回收技術是提高燃煤發電機組效率、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，實現燃煤機組煙氣余熱回收系統在全工況范圍內的高效運行，對提高燃煤機組整體效率具有重要意義。

但在現有的煙氣余熱回收系統優化設計中缺乏對在變工況條件下系統運行的安全性和經濟性的考慮。不利于變工況條件下煙氣余熱回收系統的高效運行。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設計，以獲得一個可實現全工況高效與安全協同運行的余熱回收系統設計構型有著重要的意義。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種考慮全工況外部參數變化的煙氣余熱回收系統優化設計方法，通過建立余熱回收系統相應的熱力計算模型并采用多種智能優化算法以結合燃煤機組已有的歷年運行數據進行優化求解，最終可以獲得全工況外部參數變化的條件下綜合技術經濟效益最大的余熱回收系統設計構型。該方法適用于由多個換熱器與相應的管路閥門等部件構成的煙氣余熱回收系統，該方法所獲得的最優余熱回收系統設計構型，能有效適應于當前機組調峰調頻、機組余熱回收系統變負荷日趨頻繁的能源現狀，實現在全工況下的綜合技術經濟性最優。該方法簡便易行，有著良好的優化設計效果。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種考慮全工況外部參數變化的煙氣余熱回收系統優化設計方法，煙氣余熱回收系統由h個換熱器HE_k(k＝1～h)及換熱器間管路閥門系統連接構成；

該煙氣余熱回收系統優化設計方法以獲得全工況外部參數變化的條件下綜合技術經濟效益最大的余熱回收系統設計構型S₀為最終的優化目標；在各階段以系統技術經濟性最大為優化目標；在利用熱力計算模型采集離散數據樣本以建立代理模型階段以換熱器HE_k的設計面積A_k、換熱器HE_k的工質進出口流量D_l、換熱器HE_k的工質進出口設計溫度t_g為待優化參數；在采用運籌學規劃方法優化階段以設計溫度T_d和設計負荷N_d為待優化參數，采用運籌學規劃方法配合代理模型進行優化求解獲得最優設計負荷N_d0及最優設計溫度T_d0，并進一步獲得最終的最優余熱回收系統設計構型S₀。具體包括如下步驟：

(1)建立描述系統熱力特性的煙氣余熱回收系統熱力計算模型；

(2)利用煙氣余熱回收系統熱力計算模型采集離散數據樣本以建立煙氣余熱回收系統代理模型：

離散數據樣本采集的流程為：輸入一組設計負荷N_d,i和設計溫度T_d,i，i＝1～n，由所建立的煙氣余熱回收系統熱力計算模型，采用多參數智能優化算法以煙氣余熱回收系統使用年限間的總凈現值最大為優化目標，優化得到這組設計參數下最優的設計構型S_i；