[發明專利]一種智能化工煙氣回收調節設備

有效

• 申請號: 202310026627.3
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN115930243B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 謝瀅琦;溫文潮;唐陳杰;殷慶媛;胡代明;謝金博;馬夢宇;王晞;陳帥;紀捷;黃慧;黃小龍;張楚;杜董生;趙環宇
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F23J15/00;F23J15/04
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李鋒

1.一種智能化工煙氣回收調節設備，其特征在于，包括吸煙設備(1)、煙氣儲存箱(2)、煙水分流裝置(3)、絕熱儲氣罐(4)、絕熱儲水罐(5)、氣換熱設備(6)以及水換熱設備(7)；

所述吸煙設備(1)、煙氣儲存箱(2)、煙水分流裝置(3)依次通過管道連接，所述煙水分流裝置(3)通過管道分別與絕熱儲氣罐(4)、絕熱儲水罐(5)、氣換熱設備(6)以及水換熱設備(7)連接；

所述煙水分流裝置(3)結構包括一個入口和兩個出口，其內部結構包括一條彎曲的管道，在管道的下端安裝有篩子，用于分離煙和水；

所述吸煙設備(1)與煙氣儲存箱(2)之間、煙氣儲存箱(2)與煙水分流裝置(3)之間、煙水分流裝置(3)與絕熱儲氣罐(4)、絕熱儲水罐(5)之間、絕熱儲氣罐(4)與氣換熱設備(6)之間、絕熱儲水罐(5)與水換熱設備(7)之間均設置有控制閥門；

所述吸煙設備(1)與煙氣儲存箱(2)之間、煙氣儲存箱(2)與煙水分流裝置(3)之間的控制閥門，通過實時監測吸煙設備(1)的工業煙氣量，根據回收的工業煙氣量決定開合大小；

煙水分流裝置(3)與絕熱儲氣罐(4)、絕熱儲水罐(5)之間、絕熱儲氣罐(4)與氣換熱設備(6)之間、絕熱儲水罐(5)與水換熱設備(7)之間的控制閥門，根據用戶的用熱量及煙氣和熱水的存儲量決定開合大小；其控制閥門上設置有控制器，所述控制器中設置有基于天牛群算法的控制閥控制方法，控制各管道的控制閥門開合大小，進行優化控制；

所述煙水分流裝置(3)與絕熱儲氣罐(4)、絕熱儲水罐(5)之間、絕熱儲氣罐(4)與氣換熱設備(6)之間、絕熱儲水罐(5)與水換熱設備(7)之間的控制閥門控制過程為：搜集工業園區用熱量數據的取值，與當日用戶對于供熱量具體的動力需求進行對比，決定此系統存儲或調用熱量，即在熱需求低于此用熱量數據的取值時，將多余的煙氣和熱水進行存儲，通過控制閥門的控制器中設置的基于天牛群算法的控制閥控制方法，控制各管道的控制閥門開合大小，進行優化控制；在熱需求高于此用熱量數據的取值或者熱量供應不足時，進行調用存儲的煙氣及熱水，并通過所述絕熱儲氣罐(4)與氣換熱設備(6)之間、絕熱儲水罐(5)與水換熱設備(7)之間的控制閥門轉換成熱量，以此滿足用戶的用熱需求，控制閥門的控制器中設置有基于天牛群算法的控制閥控制方法，控制各管道的控制閥門開合大小，進行優化控制。

2.根據權利要求1所述的智能化工煙氣回收調節設備，其特征在于，所述煙氣儲存箱(2)與煙水分流裝置(3)之間還設置有噴淋式管道，吸煙設備(1)進行余熱回收，將其暫時儲存于煙氣儲存箱(2)中，通過控制閥的控制，將回收的煙氣輸送到噴淋式管道中，利用噴淋式管道將部分煙氣用熱水置換，噴水閥門等間距布置。

3.根據權利要求1所述的智能化工煙氣回收調節設備，其特征在于，所述基于天牛群算法的控制閥控制方法具體包括如下步驟：

步驟1：建立目標函數，根據控制閥門開、關的動作機制，對控制閥門的閉合大小進行優化調節，所述控制閥門的閉合大小由以下目標函數確定：

式中：η_bac為熱轉換率；G_gra為閥門閉合大小；Q_i為第i個閥門的回收熱量；i_in為閥門輸入電流大小(mA)；i_max為閥門完全打開所需最大電流(mA)；

步驟2：隨機生成方向向量，并標準化：

式中：D為空間維度；rands為隨機函數；

步驟3：計算左右須坐標：

式中：X_r為k時刻天牛右須的位置；X_l為k時刻天牛左須的位置；X_k為k時刻天牛的位置；d^k為k時刻質心到須的距離；

步驟4：計算下一個時刻位置天牛的位置：

式中：δ^k為k時刻的步長；f為適應度函數；sign()為符號函數；

步驟5：步長與搜索距離更新：

δ^k+1＝γ.6^k

式中：γ為認為設定的衰減系數；C₃為認為設定的變距離系數；

步驟6：將天牛須搜索中的位置更新策略引入到粒子群算法的粒子更新規則中，新的更新規則為：

式中：Vb_i為天牛群算法的速度更新率；C₁，C₂為學習因子；pBest^k-1為第k-1代種群的歷史最優解；gBest^k-1為全局最優解；V_P為歷史最優解的速度更新率；V_G為全局搜索的速度更新率；表示第k代種群的第i個粒子的速度；ω為慣性權重；為更新后最優粒子的位置；

步驟7：判斷是否達到最大迭代次數，若達到，則輸出最優解；若不是，則回到步驟3。