一种次氯酸钠的发生工艺制造技术

本申请提供一种次氯酸钠的发生工艺，属于可控制或调节的电解技术领域。进液经计量泵输入到电解槽中，电解槽连接有促使进液电解形成次氯酸钠的电源，各参数经控制器的信号输入端输入，控制器的信号输出端分别与电源和计量泵连接，电源和计量泵根据信号实现电解槽作业状态的改变。将本申请应用于次氯酸钠加工，可以从不断重复次氯酸钠生产的实际控制中，自我修正错误的决策，获得最低综合费用。获得最低综合费用。获得最低综合费用。

【技术实现步骤摘要】
一种次氯酸钠的发生工艺


[0001]本申请涉及一种次氯酸钠的发生工艺，属于可控制或调节的电解


技术介绍

[0002]次氯酸钠(简称次氯酸钠)是强氧化剂和消毒剂，与氯和氯的化合物相比，其具有相同的氧化性和消毒作用，可广泛用于自来水的消毒。以广泛价廉的工业盐或海水稀溶液为处理对象，将其加入电解槽，电解槽通过硅整流器接通阴阳极直流电源，使其中的工业盐或海水稀溶液电解生成次氯酸钠，在这个过程中所涉及到电解槽等电解装置统称为次氯酸钠发生器。
[0003]次氯酸钠发生器运行成本主要是电耗和盐耗，其运行效率与进液(流入的盐水，下同)的温度、含盐量、电导率、流量以及出液(流出的次氯酸钠，下同)的温度、浓度、电解电压、电解电流有关。而目前的次氯酸钠发生器在作业时没有考虑上述电耗、盐耗等经济效益问题，如何在保证需要的次氯酸钠产量的前提下，使总消耗最小经济效益最高，是一个尚未解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种可实现次氯酸钠的发生效益得到最优化处理的工艺，该工艺在保证需要的次氯酸钠产量的前提下，使次氯酸钠发生总消耗最小、经济效益最高。
[0005]具体地，本申请是通过以下方案实现的：
[0006]一种次氯酸钠的发生工艺，进液经计量泵输入到电解槽中，电解槽连接有促使进液电解形成次氯酸钠的电源，各参数经控制器的信号输入端输入，控制器的信号输出端分别与电源和计量泵连接，电源和计量泵根据信号实现电解槽作业状态的改变：
[0007](1)给定参数：目标次氯酸钠的总用量V与浓度C
LN
，电解槽的额定产氯量S
N
、额定进液流量Q
N
、额定电解电流I
N
、电解电压U
N
、最高出液温度T
max
，以及盐费、电费。
[0008](2)实时参数：进液浓度C(可以采用饱和盐水与软化水混合来调节)、进液电导率g、进液温度t1、出液温度t2、进液流量Q、出液浓度C
L
、实时电费F
c
，电解电压U、电解电流I。
[0009](3)优化目标：次氯酸钠在一天中的用量变化，考虑峰谷电价、盐耗与电耗，控制实时流量及电解电流，使次氯酸钠生产的综合费用F
o
(电费F
c
+盐费F
s
)最低。
[0010](4)构建具体算法模型：
[0011]将一天内次氯酸钠发生器的控制问题转化建模为马尔可夫决策过程，即通过马尔可夫决策模型求解每个时间节点的最优决策控制(配比注入盐水、软化水，实时流量控制，电解电流大小控制)，以达到最优的优化结果：给定次氯酸钠生产总量下，产生的综合费用最低。
[0012]将每个时刻的次氯酸钠生产控制的策略选择，作为尔科夫决策过程(Markov Decision Processes，MDPs)。具体地，此马尔可夫决策过程有如下定义：
[0013]①
马尔科夫决策节点k：本算法将每个小时作为一个马尔科夫的决策节点，即k＝
1，2
…
，H，因此共有H个决策节点，H为次氯酸钠达到目标产量的时间(H≤24)。
[0014]②
状态集合S：S表示所有节点的有限状态集合，其中s
k
∈S，表示第k个节点的状态。在本算法中，将当前节点单位时间(每小时)生产次氯酸钠的速率ΔV
k
，作为马尔科夫决策过程中的状态。
[0015]③
环境观测集合O：O
k
表示第k个节点下，对次氯酸钠产生环境的实时观测，即o
k
∈O。本算法中，在本算法中，每个时间点节点观测由实时测量的进液浓度C、进液电导率g、进液温度t1、出液温度t2、进液流量Q、出液浓度C
L
共同构成，即每一种实时状态均为有范围的连续状态。
[0016]④
动作集合A：a
k
∈A，表示第k个节点的动作。A表示所有可行控制策略的集合，本算法中主要分为三个部分：注入盐水/软化水的配比、实时流量控制和电解电流大小控制。考虑到算法的复杂度，将各个动作离散化，即每个控制部分设定5种选择，如盐水/软化水的配比预设为10％、30％、50％、70％、90％。因此，依据排列组合，共计125种可行动作。
[0017]综上，该马尔科夫模型的状态转移过程可表示为：
[0018]P
k
(s
k+1
|s
k
，O
k
，a
k
)。
[0019](5)强化学习模型建模：
[0020]在步骤(4)所建模的马尔科夫决策过程后，引入了如下结构以及概念：
[0021]①
策略选取网络π(
·
)：策略选取网络将基于当前时刻的环境观测(进液浓度、电导率、温度等)，生成次氯酸钠发生器每个时刻的动作(进液配比、流量控制等)。数学表示为π(a
k
|s
k
，O
k
)，即建模当前节点的状态s
k
和环境观测O
k
下，对于不同决策动作a
k
的条件概率。具体地，本算法中的策略选取网络π采用多层感知机(Multilayer Perceptron，MLP)实现。对于输入的连续值环境观测参数和状态参数，先通过自然语言处理中的embedding结构提取特征，达到降低优化难度的目的。
[0022]②
状态转移网络Tr(
·
)：状态转移网络将建模马尔科夫状态转移过程，已知当前时刻状态s
k
、预测动作a
k
(由策略选取网络预测得出)、环境观测O
k
，状态转移网络Tr(
·
)用于预测下一个时刻的状态s
k+1
，P
k
(s
k+1
)＝Tr(s
k
，O
k
，a
k
)。在本算法中，状态转移网Tr(
·
)采用了等输入输出节点的人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)模型实现。
[0023]③
动作价值回报函数R
k
(
·
)：动作价值回报函数用于评估马尔科夫决策过程中的每一个动作a
k
的价值回报，对每一个动作策略需要预估回报以优化各个网络模型参数。在本算法中，定义其中ΔV
k
为动作a
k
后加次氯酸钠产生速率，Δc与Δs分别为节点时间内的用电量与用盐量，F
c
与F
s
为实时电费与盐耗费，F
o
为实时综合费用(电费+盐耗费)。本算法采用多层感知机结构模拟R
k...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种次氯酸钠的发生工艺，其特征在于：进液经计量泵输入到电解槽中，电解槽连接有促使进液电解形成次氯酸钠的电源，各参数经控制器的信号输入端输入，控制器的信号输出端分别与电源和计量泵连接，电源和计量泵根据信号实现电解槽作业状态的改变：(1)给定参数：目标次氯酸钠的总用量V与浓度C
LN
，电解槽的额定产氯量S
N
、额定进液流量Q
N
、额定电解电流I
N
、电解电压U
N
、最高出液温度T
max
，以及盐费、电费；(2)实时参数：进液浓度C、进液电导率g、进液温度t1、出液温度t2、进液流量Q、出液浓度C
L
、实时电费F
c
，电解电压U、电解电流I；(3)构建具体算法模型：将一天内次氯酸钠发生器的控制问题转化建模为马尔可夫决策过程，该过程表达为：P
k
(s
k+1
|s
k
，O
k
，a
k
)，其中：
①
k：表示马尔科夫决策节点，k＝1，2
…
，H，H≤24，
②
S：表示所有节点的有限状态集合，s
k
∈S，表示第k个节点的状态，
③
O：表示环境观测集合，O
k
表示第k个节点下，对次氯酸钠产生环境的实时观测，即o
k
∈O，
④
A：表示动作集合，包括注入盐水/软化水的配比、实时流量控制和电解电流大小控制，a
k
∈A，表示第k个节点的动作；(4)强化学习模型建模：向马尔科夫决策过程中引入总价值函数q
π
(
·
)，其由动作价值回报和状态价值回报共同构成，表示为：其中：
①
π(
·
)：表示策略选取网络，数学表示为π(a
k
|s
k
，O
k
)，即建模当前节点的状态s
k
和环境观测O
k
下，对于不同决策动作a
k
的条件概率，
②
Tr(
·
)：表示状态转移网络，用于预测下一个时刻的状态s
k+1
，步骤(3)建模的马尔科夫状态转移过程中，已知当前时刻状态s
k
、由策略选取网络预测得出动作a
k
、环境观测O
k
，得P
k
(s
k+1
)＝Tr(s

【专利技术属性】
技术研发人员：王榕栋，蒋铼，周明，
申请(专利权)人：浙江天行健水务有限公司，
类型：发明
国别省市：