[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

说明书

本发明涉及一种空压机低温余热综合利用系统的优化调度方法，余热回收单元将空压机的余热进行回收，产生的热源水通过集控系统向汽化器、制冷系统和供暖系统分配；分配原则为汽化器优先于制冷系统和供暖系统，即当汽化器工作时，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；本发明克服现有技术的不足，基于数学规划法，解决了现有余热综合利用系统无法按照用户负荷需求波动进行优化调度的问题，能够根据用户需求存在波动和间歇式变化的特点，调度分配余热回收产生的热源水，从而保证生产安全稳定，提高余热回收效率。

技术领域

本发明涉及余热综合利用技术领域，尤其涉及一种空压机低温余热综合利用系统的优化调度方法。

背景技术

空压机是工业企业中重要的动力设备，用于提供生产过程中需要的压缩空气，空压机运行需要消耗大量电力，空压机消耗的电能中85％左右转化为热能，而100℃左右的低温余热往往会通过风冷或水冷的方式排放到空气中去。

钢铁冶金企业生产工艺过程中，一般需要大量的氧气、氮气和压缩空气，主要采用低温分离法制取，其中空压机、氮压机和氧压机是主要的工艺生产设备，并且多为大型多级压缩机，级间及末端排出气体均在100℃左右，属于典型的低温余热资源，并且数量巨大。由于此部分余热资源温度较低，只能考虑就近或厂内使用。

制氧厂一般配备有大容量的后备供气系统，以保证空分装置故障时下游单位用气的稳定性，加压气化供气系统需要稳定的热源用于液态工质汽化。这种汽化设备目前多采用水浴式汽化器，利用蒸汽间接加热方式，产生70～80℃的热水用于汽化工质。水浴式汽化器的特点是间歇运行，但常年需处于热备用状态，空分装置故障时必须马上投用保证生产。基于此，采用100℃的余热替代低压蒸汽产生70～80℃的热水具备一定的经济和技术可行性。

此外，受限于低温余热利用的技术和经济性瓶颈，目前100℃的低温余热还可考虑用于产生生活热水、冬季供暖和夏季制冷。缺少充足的热用户，以及季节性、间歇性的余热利用方式会导致余热回收率低，经济效益差等问题。因此，融入多种低温余热利用技术的综合余热利用系统是制氧厂空压机余热回收的最佳选择。如果将热水供暖系统、溴化锂制冷空调系统、后备供气工质汽化换热系统进行并联，彼此之间可以相互切换，再配以储能水箱和储水池等缓冲储存设备，就可实现将空压机余热进行全年连续回收利用。

上述低温余热综合利用系统的流程示意图如图1所示。该系统理论上可以连续全部回收空压机余热，并实现工艺生产、采暖与制冷的多用户同时使用，从技术和经济性角度分析均具有可行性。但由于各子系统之间存在耦合，且各热用户需求存在波动和间歇式变化，如何调度分配由余热产生的热源水，对生产安全稳定性和余热回收效率均有重要影响。目前并没有专门针对此类系统的优化调度方法，无法根据负荷的波动得出最优的运行调整机制。

发明内容

本发明提供了一种空压机低温余热综合利用系统的优化调度方法，克服现有技术的不足，基于数学规划法，解决了现有余热综合利用系统无法按照用户负荷需求波动进行优化调度的问题，能够根据用户需求存在波动和间歇式变化的特点，调度分配余热回收产生的热源水，从而保证生产安全稳定，提高余热回收效率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种空压机低温余热综合利用系统的优化调度方法，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：