一种工业余热锅炉用调节负荷方法及系统与流程

本发明涉及节能环保，尤其涉及一种工业余热锅炉用调节负荷方法及系统。

背景技术：

1、高温烟气余热是工业余热常见的一种形式，其特点是产量大、产点集中，连续性强，便于回收和利用，其带走热量占总热量的40～50%，该余热采用锅炉回收热量，可用于生产或生活用热及发电。

2、工业余热锅炉，是指利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉。工业余热锅炉能够用于高温烟气余热的再利用，由于高温烟气余热的不稳定等因素以及用于生产或生活用热及发电等实际工况的变化，需要对工业余热锅炉进行调节，保证工作的稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种工业余热锅炉用调节负荷方法，能够有效的调节工业余热锅炉的负荷，智能化程度高，控制精确。

2、为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

3、一种工业余热锅炉用调节负荷方法，通过实时监测输入锅炉高温烟气的流量和温度，以及锅炉内的蒸汽压力和水位，并反馈至控制单元，所述控制单元根据所述流量、温度、蒸汽压力、水位按照预定的控制策略实时控制锅炉的进水量。

4、优选的，所述控制策略通过机器学习模型进行学习后得到。

5、进一步优选的，所述机器学习模型为神经网络，所述神经网络包括一个输入层、两个隐藏层以及一个输出层，优选方式为梯度下降优化。

6、优选的，所述神经网络模型的输入量包括流量、温度、蒸汽压力、水位，输出量包括进水量。

7、本发明还公开了采用上述工业余热锅炉用调节负荷方法的一种工业余热锅炉用调节负荷的系统。

8、优选的，该种系统包括控制单元、流量调节阀、数据采集单元、流速检测装置、温度检测装置、压力检测装置以及水位检测装置，所述流量调节阀连接控制单元的输出，所述流速检测装置、温度检测装置、压力检测装置以及水位检测装置的输出均分别连接数据采集单元的不同输入，所述数据采集单元的输出连接控制单元的输入；

9、所述流量调节阀串联在锅炉的进水管道上，所述流速检测装置、温度检测装置连接在锅炉的高温烟气输入管道上，所述压力检测装置位于锅炉的蒸汽输出管道上，所述水位检测装置位于锅炉上，用于检测锅炉内的水位。

10、进一步的，所述控制单元包括存储单元、处理器，所述处理器连接存储单元，所述存储单元固化有机器学习模型，控制单元连接选择开关，所述选择开关用于选择控制单元处于工作模式或学习模式。

11、优选的，所述数据采集单元包括至少4路模拟量通道，4路模拟量通道的输入分别连接流速检测装置、温度检测装置、压力检测装置以及水位检测装置的输出，所述模拟量通道的输出连接模数转换器的输入，所述模数转换器的输出连接控制单元。

12、进一步的，所述控制单元还包括模拟量输出通道，所述处理器连接数模转换器的输入，所述数模转换器的输出连接模拟量输出通道的输入，所述模拟量输出通道的输出连接流量调节阀。

13、本发明的工作原理如下：通过机器学习模型在学习模式下通过模拟等方式，多次反复学习确定在各种输入量变化的情形下的的输出量，形成控制策略，影响工业余热锅炉的主要因素包括高温烟气的流量和温度、锅炉内的蒸汽压力和水位，由于流量是通过测量流速和烟道的截面积获得的，而烟道的截面积为固定值，故在本发明中采用高温烟气的流速来替代流量。在工作模式下，按照上述形成的控制策略控制流量调节阀调节锅炉的进水量，实现负荷的调节。

14、本发明采用人工智能方法对工业余热锅炉的负荷进行调节，采用其主要因素包括高温烟气的流量和温度，以及锅炉内的蒸汽压力和水位，通过控制锅炉的进水量实现工业余热锅炉的负荷调节，能够有效的调节工业余热锅炉的负荷，智能化程度高，控制精确。

技术特征：

1.一种工业余热锅炉用调节负荷方法，其特征在于：通过实时监测输入锅炉高温烟气的流速和温度，以及锅炉内的蒸汽压力和水位，并反馈至控制单元，所述控制单元根据所述流速、温度、蒸汽压力、水位按照预定的控制策略实时控制锅炉的进水量。

2.根据权利要求1所述的工业余热锅炉用调节负荷方法，其特征在于：所述控制策略通过机器学习模型进行学习后得到。

3.根据权利要求2所述的工业余热锅炉用调节负荷方法，其特征在于：所述机器学习模型为神经网络，所述神经网络包括一个输入层、两个隐藏层以及一个输出层，优选方式为梯度下降优化。

4.根据权利要求2所述的工业余热锅炉用调节负荷方法，其特征在于：所述神经网络模型的输入量包括流量、温度、蒸汽压力、水位，输出量包括进水量。

5.一种工业余热锅炉用调节负荷的系统，其特征在于：所述系统采用如权利要求1-4任一项所述的工业余热锅炉用调节负荷方法。

6.根据权利要求5所述的工业余热锅炉用调节负荷的系统，其特征在于：包括控制单元、流量调节阀、数据采集单元、流速检测装置、温度检测装置、压力检测装置以及水位检测装置，所述流量调节阀连接控制单元的输出，所述流速检测装置、温度检测装置、压力检测装置以及水位检测装置的输出均分别连接数据采集单元的不同输入，所述数据采集单元的输出连接控制单元的输入；

7.根据权利要求6所述的工业余热锅炉用调节负荷的系统，其特征在于：所述控制单元包括存储单元、处理器，所述处理器连接存储单元，所述存储单元固化有机器学习模型，控制单元连接选择开关，所述选择开关用于选择控制单元处于工作模式或学习模式。

8.根据权利要求7所述的工业余热锅炉用调节负荷的系统，其特征在于：所述数据采集单元包括至少4路模拟量输入通道，4路模拟量输入通道的输入分别连接流速检测装置、温度检测装置、压力检测装置以及水位检测装置的输出，所述模拟量输入通道的输出连接模数转换器的输入，所述模数转换器的输出连接处理器。

9.根据权利要求7所述的工业余热锅炉用调节负荷的系统，其特征在于：所述控制单元还包括模拟量输出通道，所述处理器连接数模转换器的输入，所述数模转换器的输出连接模拟量输出通道的输入，所述模拟量输出通道的输出连接流量调节阀。

技术总结
本发明公开一种工业余热锅炉用调节负荷方法，通过实时监测输入锅炉高温烟气的流速和温度，以及锅炉内的蒸汽压力和水位，并反馈至控制单元，控制单元根据所述流速、温度、蒸汽压力、水位按照预定的控制策略实时控制锅炉的进水量。本发明还公开了采用该种调节负荷方法的工业余热锅炉用调节负荷的系统。本发明能够有效的调节工业余热锅炉的负荷，智能化程度高，控制精确。

技术研发人员：胡健,胡榕,康俊恺,王欢,谢余才,覃由利,黄晓东
受保护的技术使用者：中节能国机联合电力（宁夏）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12