一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，温度传感器T1的输出端与所述报警模块连接，若所述报警模块检测到异常状况，即停止温度传感器T1转而启用温度传感器T2；所述监控模块与报警模块以及两个温度传感器相连接，所述监控模块的检测数值传输给所述过程余热利用设计单元；所述过程余热利用设计单元与控制单元连接，所述过程余热利用设计单元为控制模块提供控制策略；控制单元与所述换热器HX1、换热器HX2、换热器HX3连接，通过换热器为利用对象提供热源。本发明专利技术能够对石油化工过程余热利用进行合理调配与利用，提升系统一次能源利用率，解决化工过程余热利用难的问题，同时降低石油化工企业能源系统设备成本，提升经济效益。提升经济效益。提升经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备


[0001]本专利技术属于余热利用
，具体涉及一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备。

技术介绍

[0002]化工企业是促使人类发展进步的重要组成成分，化工产品与人类生活息息相关，但化工企业的污染又是巨大的，尤其是在能源消耗方面尤为突出，并且他们的热利用率都相对较低，仅有30％左右，在化工过程中，其热量被高温烟气，高温炉渣，高温产品等带走了绝大部分的热量。余热黎利用在节约能源，增加生产，降低成本等方面起着重要作用。
[0003]近年来化工企业的余热利用方式有以下几种：
[0004]利用有机朗肯循环发电系统将有机工质在蒸发器中从低温热流中吸收热量, 生成具一定压力和温度的蒸汽,蒸汽推动透平机械做功,从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平机排出的有机蒸汽在冷凝器中向冷却水放热,凝结成液态,最后借助工质泵重新回到蒸发器,如此不断地循环下去。
[0005]利用热泵在两个热源之间工作，消耗一定的功，使低温热源供给热量，在高温热源处获得热量，亦即以消耗少量高质能为代价,达到提高温位以利于利用。
[0006]上述方案中共同的问题是未对高中低温统筹协调，梯级利用。第一种方案利用有机朗肯循环发电系统仅对低温热流进行利用，未涉及高温与中温的利用。第二种方案利用热泵在两个热源之间工作，能源的梯级利用不够充足，仅利用高温增加低温的温度。因此需要一种调节设备，既能够提高能源的利用率，又能协调设备运行，从总体上提高化工过程的经济效益与环境效益。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，能够对过程余热充分利用，并且利用CPA算法优化系统调度，解决化工工程余热利用不充足的问题。
[0008]技术方案：本专利技术提出一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，包括温度传感器T1、温度传感器T2、控制单元、过程余热利用设计单元、换热器 HX1、换热器HX2、换热器HX3、低温利用设备、中温利用设备以及高温利用设备；所述控制单元包括报警模块、监控模块和控制模块；
[0009]所述温度传感器T1的输出端与所述报警模块连接，若所述报警模块检测到异常状况，即停止温度传感器T1转而启用温度传感器T2；所述监控模块与报警模块以及两个温度传感器相连接，所述监控模块的检测数值传输给所述过程余热利用设计单元；所述过程余热利用设计单元与控制单元连接，所述过程余热利用设计单元为控制模块提供控制策略；控制单元与所述换热器HX1、换热器HX2、换热器HX3连接，通过换热器为利用对象提供热源。
[0010]进一步地，所述系统还包括低温利用设备、中温利用设备以及高温利用设备分别
与换热器HX1、换热器HX2、换热器HX3相连接，根据控制模块分配热源给相应换热器作用于相应温度等级的设备对象。
[0011]进一步地，所述异常情况为余热温度高于预设警戒值或者温度传感器T1无法正常检测出余热温度数值。
[0012]进一步地，所述过程余热利用设计单元通过控制策略使控制单元控制模块分配低温余热至所述换热器HX1，再由换热器HX1调动低温余热至低温利用设备，应用低温对生活用水进行加热，分配中温余热至所述换热器HX2，再由换热器HX2 调动中温余热至中温利用设备，应用至相应的石油化工企业某些特定生产过程的预热，分配高温余热至所述换热器HX3，再由所述换热器HX3调动高温余热至高温利用设备将高温余热用于原动机的发电。
[0013]进一步地，所述控制策略实现过程如下：
[0014]S1：数据初始化，随机初始化由食肉植物和猎物组成的个体种群，评估个体适应度；
[0015]S2：根据其适应度值按升序进行排序，将所述初始种群中所有个体分类为食肉植物和猎物两部分，所述食肉植物的排序名次均优于所述猎物的排序名次；
[0016]S3：将适当等级的猎物分配给适当等级的食肉植物，直到NCplanth级猎物被分配到NCplanth级食肉植物，以此类推；
[0017]S4：生成随机数，进行捕食判定，如果吸引率高于随机生成的数字，则食肉植物会捕获并消化猎物以进行生长；新食肉植物的生长模型为：
[0018]NewCP
i,j
＝growth
×
CP
i,j
+(1
‑
growth)
×
Prey
v,j
[0019]growth＝growth_rate
×
rand
i,j
[0020]其中，CP
i,j
是第i级食肉植物，Prey
v,j
是随机选择的猎物，growth_rate是预定义值，randis是从范围[0,1]中选择的随机值；在CPA中，每组只有一种食肉植物，而猎物的数量必须超过两种；
[0021]如果吸引率低于生成的随机值，则猎物成功逃离陷阱并继续生长；其猎物成功逃离陷阱并继续生长表达式为：
[0022]NewPrey
i,j
＝growth
×
Prey
u,j
+(1
‑
growth)
×
Prey
v,j
,u≠v
[0023][0024]其中，Prey
u,j
是第三秩群中的另一个随机选择的猎物；食肉植物和猎物的生长过程都是重复的，直到达到一个预定义的迭代，即group_iter；
[0025]S5：只有排名第一的食肉植物允许繁殖；其繁殖表达式为：
[0026]NewCP
i,j
＝CP
1,j
+Reproduction_rate
×
rand
i,j
×
mate
i,j
[0027][0028]其中，CP
1,j
是最好的解决办法，CP
v,j
是随机选择的食肉植物和 Reproduction_rate是用于攻击的预定义值；该过程重复nCPlant次；在再现过程中，V对于每个第j维随机地重新选择食肉植物；在生长过程中，猎物被随机重新选择，而不考虑第j个维度；
[0029]S6：新产生的食肉植物和猎物与以前的种群相结合，形成一个新的种群；根据新一组个体的适应度值按升序排序；然后从这一组中选择排名前n名的个体作为新的候选解；
[0030]S7：以各温度等级的余热量为输入，各温度等级利用设备的出力为输出最优解，判断是否符合条件。
[0031]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、与传统的余热利用相比，本专利技术采用多级余热利用，促使高温发电，中温协作，低温日用，极大的提高了余热的利用；与传统的余热利用相比，本专利技术采用针对控制单元协调控制，对换热器进行调控，提高设备运行能力，带来经济效益；本专利技术还利用CPA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，其特征在于，包括温度传感器T1、温度传感器T2、控制单元、过程余热利用设计单元、换热器HX1、换热器HX2、换热器HX3、低温利用设备、中温利用设备以及高温利用设备；所述控制单元包括报警模块、监控模块和控制模块；所述温度传感器T1的输出端与所述报警模块连接，若所述报警模块检测到异常状况，即停止温度传感器T1转而启用温度传感器T2；所述监控模块与报警模块以及两个温度传感器相连接，所述监控模块的检测数值传输给所述过程余热利用设计单元；所述过程余热利用设计单元与控制单元连接，所述过程余热利用设计单元为控制模块提供控制策略；控制单元与所述换热器HX1、换热器HX2、换热器HX3连接，通过换热器为利用对象提供热源。2.根据权利要求1所述的一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，其特征在于，所述系统还包括低温利用设备、中温利用设备以及高温利用设备分别与换热器HX1、换热器HX2、换热器HX3相连接，根据控制模块分配热源给相应换热器作用于相应温度等级的设备对象。3.根据权利要求1所述的一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，其特征在于，所述异常情况为余热温度高于预设警戒值或者温度传感器T1无法正常检测出余热温度数值。4.根据权利要求1所述的一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，其特征在于，所述过程余热利用设计单元通过控制策略使控制单元控制模块分配低温余热至所述换热器HX1，再由换热器HX1调动低温余热至低温利用设备，应用低温对生活用水进行加热，分配中温余热至所述换热器HX2，再由换热器HX2调动中温余热至中温利用设备，应用至相应的石油化工企业某些特定生产过程的预热，分配高温余热至所述换热器HX3，再由所述换热器HX3调动高温余热至高温利用设备将高温余热用于原动机的发电。5.根据权利要求1所述的一种基于CPA算法的化工过程余热利用调节设备，其特征在于，所述控制策略实现过程如下：S1：数据初始化，随机初始化由食肉植物和猎物组成的个体种群，评估个体适应度；S2：根据其适应度值按升序进行排序，将所述初始种群中所有个体分类为食肉植物和猎物两部分，所述食肉植物的排序名次均优于所述猎物的排序名次；S3：将适当等级的猎物分配给适当等级的食肉植物，直到NCplanth级猎物被分配到NCplanth级食肉植物，以此类推；S4：生成随机数，进行捕食判定，如果吸引率高于随机生成的数字，则食肉植物会捕获并消化...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪捷，温文潮，王夫诚，盛政霖，纪润东，周孟雄，郭仁威，汤健康，苏姣月，秦泾鑫，张佳钰，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：