[发明专利]一种空压机低温余热综合利用系统的优化调度方法

权利要求书

1.一种空压机低温余热综合利用系统的优化调度方法，其特征在于，所述空压机低温余热综合利用系统包括余热回收单元、储能水箱、集控系统、水浴式汽化器、制冷系统和供暖系统；余热回收单元将空压机的余热进行回收产生热源水，热源水储存在储能水箱中，通过集控系统向水浴式汽化器、制冷系统和供暖系统分配；热源水分配原则为水浴式汽化器优先于制冷系统和供暖系统，即当水浴式汽化器工作时，制冷装置和/或供暖系统处于低负荷或者停运状态；所述优化调度方法是基于数值仿真技术，在热源水分配量给定的情况下建立数学模型，模拟分析系统的运行参数并核算经济效益；具体包括如下步骤：

1)根据余热回收单元模型，设定热源水总量为m_yr，模拟分析余热回收单元的余热回收量Q_yr，计算公式如下：

Q_yr＝U_yrA_yrΔt_yr 公式(2)

式中，Q_yr—余热回收量，kW；m_yr—热源水总量，kg/h；t_yg—余热回收单元供水温度，℃；t_yh—余热回收单元回水温度，℃；U_yr—余热回收单元的总传热系数，kW/(m²℃)；A_yr—余热回收单元的换热面积，m²；Δt_yr—对数平均传热温差，℃；

2)当后备供气系统运行时，根据水浴式汽化器传热模型，校核水浴式汽化器管壁温度和结冰情况，设定水浴式汽化器热源水供入量为m_q，计算水浴式汽化器的总传热系数U_q和平均传热温差Δt_q，计算公式如下：

式中：Q_q—水浴式汽化器热负荷，kW；m_q—水浴式汽化器热源水供入量，kg/h；t_qg—水浴式汽化器供水温度，℃；t_qh—水浴式汽化器回水温度，℃；—水浴式汽化器的保温系数；U_q—水浴式汽化器的总传热系数，W/(m²℃)；h₀—水浴式汽化器管外侧对流放热系数，W/(m²℃)；h_i—水浴式汽化器管内侧对流放热系数，W/(m²℃)；d₀—水浴式汽化器管外径，m；d_i—水浴式汽化器管内径，m；λ—水浴式汽化器管壁导热系数，W/(m℃)；R₀—水浴式汽化器管外污垢热阻，m²℃/W；R_i—水浴式汽化器管内污垢热阻，m²℃/W；R_c—结冰层热阻，m²℃/W；A_q—水浴式汽化器的换热面积，m²；Δt_m—平均传热温差，℃；

3)根据制冷系统模型，设定制冷系统热源水分配量m_gl，模拟分析制冷系统的实际制冷量Q_c和制冷系数COP，计算公式如下；

Q_c＝Q_gl·COP 公式(7)

式中，Q_gl—制冷系统热负荷，kW；

Q_c—制冷量，kW；

t_lg—制冷系统热源水供水温度，℃；

t_lh—制冷系统热源水回水温度，℃；

—制冷系统的保温系数；

4)根据供暖系统模型，设定供暖系统热源水分配量m_gr，模拟分析供暖系统的实际供热量Q_gr，公式表示如下；

式中，t_rg—供暖系统热源水供水温度，℃；

t_rh—供暖系统热源水回水温度，℃；

—供暖系统的保温系数；

5)建立储能水罐的供入供出物质平衡模型，计算公式如下：

m_yr-Δm_c＝m_gr+m_gl+m_q+m_p 公式(9)

m_c＝m_c0+Δm_c 公式(10)

式中：m_c—储能水罐中的储水量，t；m_c0—储能水箱的初始储水量，t；Δm_c—储水罐中的储水量变化，t/h；m_p—旁路流量，t/h；

6)根据热源水分配量的设定，计算空压机低温余热综合利用系统的稳定运行时间TIMEop和空压机低温余热综合利用系统的经济效益Avenue，计算公式如下：

m_yr+m_c0+Δm_c＝(m_q+m_gr+m_gl+m_p)·TIME_op 公式(11)

Avenue＝(C_cQ_c+C_grQ_gr+C_qQ_q)×TIME_op 公式(12)

式中：C_c—供冷价格；C_gr—供热价格；C_q—水浴式汽化器用热价格；TIME_op—实际运行时间，h。