(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110486424.3 (22)申请日 2021.04.3 0 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113237075 A (43)申请公布日 2021.08.10 (73)专利权人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 封又琳　刘明　杨凯旋　严俊杰　 刘继平　邢秦安　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 何会侠 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01)G06N 3/12(2006.01) F23J 15/00(2006.01) F23L 15/00(2006.01) 审查员 杨雪梅 (54)发明名称 烟气余热回收系统的设计优化及调控方法 (57)摘要 本发明公开了一种烟气余热回收系统的设 计优化及调控方法， 通过采用燃煤机组近3年的 总年平均负荷率和历年平均最低环境温度分别 作为系统设计基准负荷率及设计基准环境温度， 配合多参数优化智能算法， 可获得考虑机组变工 况特性的最优设计构型， 并给出了保证全工况运 行安全性和经济性的运行调控策略， 实现了余热 回收系统全工况下的高效与安全协同运行。 由该 方法获得的余热回收系统技术经济性高、 适应性 强、 灵活性强。 权利要求书3页 说明书5页 附图1页 CN 113237075 B 2022.03.22 CN 113237075 B 1.一种烟气余热回收系统的设计优化方法， 其特 征在于： m个暖风器PAPHj j＝1～m、 n个烟气冷却器FGCi i＝1～n、 锅炉、 空气预热器APH、 汽轮机 回热系统RS、 除尘器ES P通过管路阀门系统PVS连接构成烟气余热回收系统换 热网络； 烟气余热回收系统优化的基准负荷率、 基准环境温度分别为燃煤机组近3年的总年平 均负荷率、 历年平均最低环境温度， 烟气余热回收系统优化方法由目标函数、 待优化参数、 约束条件及求 解方法构成， 具体如下： (1)烟气余热回收系统优化的目标函数为： 使用年限z内的总净现值CNPV最大： CIk＝Δb·Nd·Pc·h 式中： CNPV为总净现值， 元； k为使用年限z年中的第k年； z为烟气余热回收系统使用年 限； CIk为第k年的收益， 元； COk为第k年的成本， 元； r为基 准收益率； Δb为烟气余热回收系统 的标准煤节煤率， kg/kWh； Nd为汽轮机功率， kW； Pc为标准煤煤价， 元/ kg； h为烟气余 热回收系 统的年运 行小时数， 小时/年； E 为余热回收系统的总建设 成本， 元； EFCGi为烟气冷却器F GCi的 建设成本， 元； EPAPHj为暖风器PAPHj的建设成本， 元； Et为系统年维护费、 管理费及材料费的 总和； (2)烟气余热回收系统优化的待优化 参数为： 烟气冷却器FGCi的面积AFi， m2； 暖风器PAPHj的面积APj， m2； 暖风器PAPHj的水侧循环水流 量Dwcj， kg/s； 从汽轮机回热系统引入烟气冷却器FGCi的凝结水水量Dwi， kg/s； 从汽轮机回热 系统引入烟气冷却器FGCi的凝结水水温twi； 空气预热器进口空气温度t1， ℃； 暖风器PAPHj的 水侧循环水 出口水温twj， ℃； (3)烟气余热回收系统优化的约束条件为： 烟气冷却器FGCi、 PAPHj内水的温度高于70 ℃； 除尘器ES P入口烟气温度为95 ±5℃； (4)烟气余热回收系统优化的求解方法为： 带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA ‑ II， 即： max CNPV＝NSGA(AFi,APj,Dwcj,Dwi,twi,twj,t1) 约束条件为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113237075 B 2式中th为尾部烟气冷却器FGCn出口烟气进入除尘器ESP的温度， ℃； t1,min为空气预热器 APH进口空气温度的下限， ℃； t1,max为空气预热器APH进口空气温度的上限， ℃； Dwcj,min为暖 风器PAPHj的水侧循环水流量的下限， kg/s； Dwcj,max为暖风器PAPHj的水侧循环水流量的上 限， kg/s； Dwi,min为烟气冷却器FGCi的凝结水水量的下限， kg/s； Dwi,max为烟气冷却器FGCi的凝 结水水量的上限， kg/s。 2.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统的设计优化方法， 其特征在于： 烟气冷却器 FGCi的建设成本EFCGi和暖风器PAPHj的建设成本EPAPHj的计算方法分别为： EFCGi＝aFCGi·cFCGi·AFi EPAPHj＝aPAPHj·cPAPHj·APj 式中： AFi为烟气冷却器FGCi的换热面积， m2； APj为暖风器PAPHj的换热面积， m2； cFCGi为烟 气冷却器FGCi单位面积换热面的价格， 元/m2； cPAPHj为暖风器PAPHj单位面积换热面的价格， 元/m2； aFCGi为烟气冷却器FGCi的换热面建设成本与整体建设成本的换算系数； aPAPHj为暖风 器PAPHj的换热面建设成本与整体建 设成本的换算系数。 3.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统的设计优化方法， 其特征在于： 烟气余热回 收系统的标准煤节煤率Δb计算方法为： Δb＝SCCR‑SCCR1 ηnet＝ ηb·ηp·ηi·ηm·ηg(1‑ξ ) ηnet1＝ ηb1·ηp·ηi1·ηm·ηg(1‑ξ1) 式中： SCCR为电厂原标准煤耗率， g(kW  h)‑1； SCCR1为电厂耦合了余热回收系统后的标 准煤耗率， g(kW  h)‑1； LHV0为标准煤的低位发热量,LHV0＝29,270kJ  kg‑1； ηnet为电厂的原净 热效率； ηnet1为电厂耦合了余热回收系统后的电厂净热效率； ηb为电厂原锅炉效率； ηb1为电 厂耦合了 余热回收系统后的锅炉效率； ηp为电厂管道效率； ηi为电厂原汽 轮机机组绝对内效 率； ηi1为电厂耦合了余热回收系统后的汽轮机机 组绝对内效率； ηm为电厂机械效率； ηg为电 厂发电机效率； ξ 为电厂原厂用电率； ξ1为电厂耦合了余热回收系统后的厂用电率。 4.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统的设计优化方法， 其特征在于： 系统年维护 费、 管理费及材料费的总和Et按烟气余热回收系统的总建设成本E的百分比进行估算， 取为 总建设成本的2.5％。 5.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统的设计优化方法， 其特征在于： 基准收益率 r按10％估取， 余热利用系统使用年限z按10～15年估取。 6.权利要求1至5任一项所述的优化设计方法获得的优化余热回收系统的调控方法， 其 特征在于： 包括如下步骤： 1)当除尘器ESP入口的烟气温度大于100℃时， 调节烟气冷却器FGCi凝结水管路的调节 阀的开度， 混入低温凝结水， 使引入烟气冷却器的凝结水水温twi在保证不发生低温腐蚀的 情况下降低以确保除尘器ES P入口烟气温度不超过10 0℃； 2)若随环境温度降低或负荷率降低， 暖风器PAPHj的水侧循环水出口水温twj低于70℃权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113237075 B 3