[发明专利]一种低温热流体的分级串联冷却系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种低温热流体的分级串联冷却系统的控制方法，系统包括串联布置的两级冷却单元和控制单元，其中第一级冷却单元为发电冷却单元，第二级冷却单元为常规冷却单元，控制单元用于控制各冷却单元所承担的冷却量；首先根据分级串联冷却系统的运行优化目标确定两级冷却单元的中间温度优化设定值T_opt，再通过监测第一级发电冷却单元出口的流体温度值T_m，并与设定值T_opt比较，计算ΔT＝T_m‑T_opt的值。本发明随着工艺条件和室外气象条件的变化相应调节两级冷却单元分别承担的冷却量，以实现该分级串联冷却系统的运行优化目标，优化目标包括节能优先、节水优先、运行费用最低等。

技术领域

本发明涉及低温热流体冷却技术领域，特别涉及一种低温热流体的分级串联冷却系统的控制方法。

背景技术

在煤化工、石化等行业，有许多生产工艺过程都需要对温度范围为60～300℃的低温工艺热流体进行冷却处理，冷却到工艺要求的目标温度。

常用的工业级大容量冷却方式有空冷、水冷、蒸发式冷却以及这些方式的复合冷却,此类冷却方式都属于耗能型的常规冷却方式。

水冷系统的初始投资较小，但运行时需要消耗大量的电能和水资源，能耗和环境压力巨大；空冷系统在缺水区域被广泛使用，初投资较水冷系统高，虽然不消耗水资源，但运行电耗较水冷系统更大，同时最低冷却温度受到环境温度的限制，可能不能满足较低的冷却目标温度的要求。蒸发式冷却及复合式冷却方式，耗电、耗水量介于空冷和水冷之间。常规冷却方式的高能耗和造成的环境污染，使其生命周期的费用消耗巨大。

低温余热发电是一种利用热功转换原理将一部分低温流体的热量转换为电能的技术，在获得发电的同时，实现了工艺热流体的降温冷却，可以认为是一种产能型的新型冷却方式，称为发电冷却方式。

发电冷却方式，减少了对环境的热污染，具有良好的节能环保效果。但是，对发电冷却方式的技术经济性起决定作用的关键指标----净发电效率，却随着冷却目标温度的降低而迅速降低。例如80℃的热水，当冷却至60℃时净发电效率约为6％，当冷却至40℃时净发电效率约为2％，当冷却至30℃时所发电能甚至小于机组设备自耗电能。对工艺冷却目标温度的敏感性，限制了发电冷却方式这种产能型冷却方式的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提出一种低温热流体的分级串联冷却系统的运行控制方法，随着工艺条件和室外气象条件的变化相应调节两级冷却单元分别承担的冷却量，以实现分级串联冷却系统的运行优化控制，优化控制目标包括节能优先、节水优先、运行费用最低等。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低温热流体的分级串联冷却系统的控制方法，系统包括串联布置的两级冷却单元和控制单元，其中第一级冷却单元为发电冷却单元，第二级冷却单元为常规冷却单元，控制单元分别与发电冷却单元和常规冷却单元相连，控制单元用于控制各冷却单元所承担的冷却量；

方法包括如下步骤：首先根据分级串联冷却系统的优化控制目标确定两级冷却单元的中间温度优化设定值T_opt，再通过监测第一级发电冷却单元出口的流体温度值T_m，并与设定值T_opt比较，计算ΔT＝T_m-T_opt的值。若ΔT>T_e1，则加大第一级发电冷却单元的冷却量；若ΔT<T_e2，则调小发电冷却单元1的冷却量；若T_e2<ΔT<T_e1，则不调节；其中，T_e1和T_e2共同决定了控制精度。

作为优选方式，设定值T_opt由相应的优化算法计算得出，T_e1、T_e2由采用的控制精度和控制模式计算给出。