气化炉运行负荷分配控制方法、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及煤气化相关技术领域，特别是一种气化炉运行负荷分配控制方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.煤气化是一种洁净煤利用的技术，在高温高压下与气化剂反应生成一氧化碳和氢气等有效气，供下游甲醇和合成氨作为原料使用。其中气化炉是煤气化反应过程的核心设备，其有效气产率(有效气流量/氧气流量)与煤质、氧煤比和炉温等因素相关，受气化炉设计、设备安装以及传热传质等因素影响，气化炉有效气产率也同负荷存在相应关系，不同气化炉有效气产率也存在一定差异。因此，在一定有效气需求量下，多台气化炉运行工况存在最优负荷分配，可使用最少的原料满足有效气需求。
3.目前多台气化炉负荷运行时，操作人员根据下游用户需求根据经验调整气化炉负荷，缺少各台气化炉负荷最优匹配调整，有效气产率存在优化空间，且人工操作量较大。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术的技术问题，提供一种气化炉运行负荷分配控制方法、电子设备及存储介质。
5.本发明提供一种气化炉运行负荷分配控制方法，包括：
6.获取一个或多个气化炉运行的历史负荷数据；
7.根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数；
8.根据所述负荷函数，建立寻优函数，得到每个气化炉的负荷目标值；
9.根据所述负荷目标值，调整每个气化炉的氧煤比。
10.进一步地，所述根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数，具体包括：
11.构建每个气化炉的所述负荷函数为：
12.h＝f(x)＝a*x2+b*x+c
13.其中，h为气化炉的所述有效气产率，x为气化炉的所述负荷测量值，a为第一常量、b为第二常量、c为第三常量；
14.将所述历史负荷数据基于所述负荷函数进行拟合，得到每个气化炉的所述负荷函数，所述历史负荷数据包括所述有效产气率的历史值以及对应的所述负荷测量值的历史值。
15.进一步地，所述根据所述负荷函数，建立寻优函数，得到每个气化炉的负荷目标值，具体包括：
16.根据所述负荷函数，确定计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数；
17.确定每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围；
18.确定所述寻优函数；
19.根据所述总量函数和每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围，对所述寻优函数进行寻优得到每个气化炉的所述负荷目标值。
20.进一步地，所述根据所述负荷函数，确定计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数，具体包括：
21.根据每个气化炉的负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数。
22.进一步地，所述根据每个气化炉的负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数，具体包括：
23.计算所有气化炉的所述有效气产量总量的总量函数为：
[0024][0025]
其中，g为所有气化炉的有效气产量总量，xi为第i个气化炉的所述负荷测量值，oi为第i个气化炉满负荷下的所述氧气流量，n为气化炉的数量。
[0026]
进一步地，所述确定所述寻优函数，具体包括：
[0027]
确定所述寻优函数的目标函数为最小的原料消耗：
[0028][0029]
基于所述最小的原料消耗，确定所述寻优函数为：
[0030][0031]
其中，xi为第i个气化炉的所述负荷测量值，oi为第i个气化炉满负荷下的所述氧气流量，n为气化炉的数量。
[0032]
进一步地，所述根据所述总量函数和每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围，对所述寻优函数进行寻优得到每个气化炉的所述负荷目标值，具体包括：
[0033]
确定约束条件为满足所述总量函数和每个气化炉的所述负荷测量值的标准范围；
[0034]
在满足所述约束条件的情况下，对所述目标函数进行分解求解得到所述负荷目标值。
[0035]
进一步地，所述根据所述负荷目标值，调整气化炉的氧煤比，具体包括：
[0036]
将每个气化炉的所述负荷目标值转换成相应的磨煤机负荷；
[0037]
根据每个气化炉的所述磨煤机负荷，通过氧煤比控制回路调整每个气化炉的所述氧气流量。
[0038]
本发明提供一种电子设备，包括：
[0039]
至少一个处理器；以及，
[0040]
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
[0041]
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如前所述的气化炉运行负荷分配控制方法。
[0042]
本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计
算机指令时，用于执行如前所述的气化炉运行负荷分配控制方法的所有步骤。
[0043]
本发明通过对一个或多个台气化炉的历史运行数据进行筛选分析，建立每个气化炉有效气产率及其负荷的函数关系，在满足每个气化炉的负荷测量值的标准范围下，建立最小的原料消耗的寻优模型，通过该寻优模型找到每个气化炉最优的目标负荷，根据目标负荷调整每个气化炉的氧煤比。从而实现多个气化炉运行工况的最优负荷分配，使得采用最少的原料来满足设定的有效气产量总量。
附图说明
[0044]
图1为本发明一实施例一种气化炉运行负荷分配控制方法的工作流程图；
[0045]
图2为本发明另一实施例一种气化炉运行负荷分配控制方法的工作流程图；
[0046]
图3为本发明一实施例气化炉系统流程示意图；
[0047]
图4为本发明一实施例数据传输示意图；
[0048]
图5为本发明一种电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0050]
如图1所示为本发明一实施例一种气化炉运行负荷分配控制方法的工作流程图，包括：
[0051]
步骤s101，获取一个或多个气化炉运行的历史负荷数据；
[0052]
步骤s102，根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数；
[0053]
步骤s103，根据所述负荷函数，建立寻优函数，得到气化炉的负荷目标值；
[0054]
步骤s104，根据所述负荷目标值，调整每个气化炉的氧煤比。
[0055]
具体来说，本发明主要应用于多台气化炉运行系统。步骤s101筛选分析一个或多个气化炉运行的历史负荷数据，接着执行步骤s102根据所述历史负荷数据，通过数据的线性回归或支持向量机回归等方法，拟合得到气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数，其中有效气产率为有效气产量除以氧气流量，步骤s103根据所述负荷函数和每个气化炉的负荷的标准范围，通过寻优函数对最小原料消耗进行寻优，在一定的有效气产量总量下，寻优得到每个气化炉最优的负荷目标值，接着执行步骤s104根据所述负荷目标值，调整每个气化炉的氧煤比，根据所述负荷目标值与磨煤机负荷测量值的换算关系，通过氧煤比控制回路对氧气流量进行调整，从而实现所述负荷目标值的自动调整。
[0056]
本发明通过对每个气化炉的历史运行数据的回归拟合，得到每个气化炉的有效气产率与负荷的负荷函数，根据所述负荷函数和每个气化炉的负荷的标准范围，通过寻优函数对最小原料消耗进行寻优，在一定的有效气产量总量下，通过寻优得到每个气化炉最优的负荷目标值，根据所述负荷目标值，调整每个气化炉的氧煤比，从而实现所述负荷目标值的自动调整，减少原料成本和人力成本。
[0057]
如图2所示为本发明另一实施例中一种气化炉运行负荷分配控制方法的工作流程
图，包括：
[0058]
步骤s201，获取一个或多个气化炉运行的历史负荷数据；
[0059]
步骤s202，根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数。
[0060]
在其中一个实施例中，所述根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数，具体包括：
[0061]
构建每个气化炉的负荷函数为：
[0062]
h＝f(x)＝a*x2+b*x+c
[0063]
其中，h为气化炉的所述有效气产率，x为气化炉的所述负荷测量值，a为第一常量、b为第二常量、c为第三常量；
[0064]
将所述历史负荷数据基于所述负荷函数进行拟合，得到每个气化炉的负荷函数，所述历史负荷数据包括有效产气率的历史值以及对应的所述负荷测量值的历史值。
[0065]
具体地，如图3所示，多个气化炉同时运行时，根据每个气化炉历史运行中负荷变化工况的数据，使用数据回归的方法拟合数据得到n(n≥2)个气化炉有效气产率h同负荷测量值x的负荷函数关系f1(x1)、f2(x2)
……fn
(xn)，其中根据筛选出每个气化炉历史运行数据中有效产气率的历史值以及对应的负荷测量值的历史值，将每个气化炉的有效产气率的历史值代入负荷函数作为h，将有效产气率的历史值对应的负荷测量值的历史值代入负荷函数作为x，使用数据回归的方法拟合数据得到第一常量a、第二常量b和第三常量c。
[0066]
本实施例通过对每个气化炉历史负荷数据的回归拟合得到有效气产率h同负荷x的负荷函数关系。
[0067]
步骤s203，根据所述负荷函数，确定计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数。
[0068]
在其中一个实施例中，所述根据所述负荷函数，确定计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数，具体包括：根据每个气化炉的负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数。
[0069]
在其中一个实施例中，所述根据每个气化炉的负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数，具体包括：
[0070]
计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数为：
[0071][0072]
其中，g为所有气化炉的有效气产量总量，xi为第i个气化炉的所述负荷测量值，oi为第i个气化炉满负荷下的所述氧气流量，n为气化炉的数量；具体地，g为设定的所述有效气产量总量的总量，根据每个气化炉的负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，得到有效气产量总量的总量与负荷运行值的总量函数。
[0073]
本实施例通过有效气产量总量的总量与负荷运行值的总量函数，给出了寻优模型优先要满足的约束条件。
[0074]
步骤s204，确定所述寻优函数。
[0075]
在其中一个实施例中，确定所述寻优函数，具体包括：
[0076]
确定所述寻优函数的目标函数为最小的原料消耗：
[0077][0078]
基于所述最小的原料消耗，确定所述寻优函数为：
[0079][0080]
其中，xi为第i个气化炉的所述负荷测量值，oi为第i个气化炉满负荷下的所述氧气流量，n为气化炉的数量。
[0081]
具体地，如图3和图4所示，在满足步骤s203所述约束条件下，在设定的有效气产量总量401的情况下，建立寻优模型f(x1、x2……
xn)对最小原料消耗(x1*o1+x2*o2+
……
+xn*on)进行寻优，在上位机403中运行寻优函数f(x1、x2……
xn)给出每个气化炉最优的目标负荷值402：x1、x2……
xn，并将目标负荷值402传回到分布式控制系统404(dcs：distributed control system)，以进行相应的氧煤比调节。
[0082]
较优地，寻优模型使用序贯最小二乘规划算法对最小原料消耗进行寻优；每个气化炉的最优运行负荷通过对象链接与嵌入的过程控制(opc：object linking and embedding for process control)，将寻优结果目标符合值402传回到dcs 404。
[0083]
本实施例通过在上位机403中运行寻优函数，得到每台气化炉最优的目标负荷值402。
[0084]
步骤s205，根据所述总量函数和每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围，对所述寻优函数进行寻优得到每个气化炉的所述负荷目标值。
[0085]
在其中一个实施例中，所述根据所述总量函数和每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围，对所述寻优函数进行寻优得到每个气化炉的所述负荷目标值，具体包括：
[0086]
确定约束条件为满足所述总量函数和每个气化炉的所述负荷测量值的标准范围；
[0087]
在满足所述约束条件的情况下，对所述目标函数进行分解求解得到所述负荷目标值。
[0088]
具体地，每个气化炉的所述负荷测量值的标准范围为大于等于60％且小于等于100％，同时要满足所述总量函数和所述负荷测量值在标准范围的前提约束条件下，对最小的原料消耗的目标函数进行寻优。
[0089]
较优地，在满足约束条件的情况下，利用序贯最小二乘规划算法对目标函数进行分解求解得到每个气化炉最优的负荷目标值。
[0090]
本实施例通过对目标函数进行寻优，得到每个气化炉最优的负荷目标值。
[0091]
在其中一个实施例中，所述根据所述负荷目标值，调整气化炉的氧煤比，具体包括：
[0092]
将每个气化炉的所述负荷目标值转换成相应的磨煤机负荷；
[0093]
根据每个气化炉的所述磨煤机负荷，通过氧煤比控制回路调整每个气化炉的所述氧气流量。
[0094]
具体地，如图3和图4所示，通过分布式控制系统404分别读取当前气化炉31、气化炉32
……
气化炉3n所对应的负荷x1、x2……
xn，通过每个气化炉负荷目标值402换算成相应磨煤机负荷f1、f2……fn
，相应每台磨煤机负荷分别按速率k1、k2……kn
运行，氧气控制回路根据氧煤比控制回路进行调整相应气化炉的氧气流量o1、氧气流量o2……
氧气流量on，实现
负荷目标值402的自动调整。
[0095]
其中具体的实施过程可以应用于本发明最佳实施例的一种负荷调整系统，该系统包括：n台气化炉、n台磨煤机、每台气化炉至少包括氧气控制回路和氧煤比控制回路，磨煤机设有称重系统，可读取磨煤机的负荷；氧气控制回路设有流量计，可读取氧气流量；氧煤比控制回路中氧煤比根据磨煤机负荷和氧气流量计算得出，氧气控制回路根据磨煤机负荷变化调整氧气流量。
[0096]
本实施例通过负荷目标值，调整相应的气化炉的氧煤比，从而实现使用最少的原材料煤浆和氧气流量，就可以满足下游对有效气产量的需求，即满足有效气产量总量。
[0097]
本实施例通过每个气化炉的有效气产率同负荷测量值的函数关系，在满足总量函数和负荷测量值在标准范围的约束条件下，对目标函数进行分解求解得到每个气化炉最优的负荷目标值，再根据每个气化炉的负荷目标值，调整相应的气化炉的氧煤比。从而实现降低气化炉中煤浆和氧气等原料的消耗，提升运行经济性，并通过对气化炉负荷的调整实现每个气化炉负荷的自动匹配调整，可显著降低负荷调整过程的操作量，提升气化炉运行过程的安全性。
[0098]
如图5所示为本发明一种电子设备的硬件结构示意图，包括：
[0099]
至少一个处理器501；以及，
[0100]
与至少一个所述处理器501通信连接的存储器502；其中，
[0101]
所述存储器502存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如前所述的气化炉运行负荷分配控制方法。
[0102]
图5中以一个处理器501为例。
[0103]
电子设备还可以包括：输入装置503和显示装置504。
[0104]
处理器501、存储器502、输入装置503及显示装置504可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。
[0105]
存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的气化炉运行负荷分配控制方法对应的程序指令/模块，例如，图1和图2所示的方法流程。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的气化炉运行负荷分配控制方法。
[0106]
存储器502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据气化炉运行负荷分配控制方法的使用所创建的数据等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行气化炉运行负荷分配控制方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0107]
输入装置503可接收输入的用户点击，以及产生与气化炉运行负荷分配控制方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置504可包括显示屏等显示设备。
[0108]
在所述一个或者多个模块存储在所述存储器502中，当被所述一个或者多个处理
器501运行时，执行上述任意方法实施例中的气化炉运行负荷分配控制方法。
[0109]
本发明通过对每个气化炉的历史运行数据的回归拟合，得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的函数关系，在满足总量函数和负荷测量值在标准范围的约束条件下，通过寻优函数对最小原料消耗进行寻优，在设定的有效气产量总量下，得到每个气化炉最优的负荷目标值，根据每个气化炉的负荷目标值，调整相应气化炉的氧煤比，从而实现所述负荷目标值的自动调整，减少了原料成本和人力成本。
[0110]
本发明一实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的气化炉运行负荷分配控制方法的所有步骤。
[0111]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，包括：获取一个或多个气化炉运行的历史负荷数据；根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数；根据所述负荷函数，建立寻优函数，得到每个气化炉的负荷目标值；根据所述负荷目标值，调整每个气化炉的氧煤比。2.根据权利要求1所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到每个气化炉的有效气产率与负荷测量值的负荷函数，具体包括：构建每个气化炉的所述负荷函数为：h＝f(x)＝a*x2+b*x+c其中，h为气化炉的所述有效气产率，x为气化炉的所述负荷测量值，a为第一常量、b为第二常量、c为第三常量；将所述历史负荷数据基于所述负荷函数进行拟合，得到每个气化炉的所述负荷函数，所述历史负荷数据包括所述有效产气率的历史值以及对应的所述负荷测量值的历史值。3.根据权利要求2所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述根据所述负荷函数，建立寻优函数，得到每个气化炉的负荷目标值，具体包括：根据所述负荷函数，确定计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数；确定每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围；确定所述寻优函数；根据所述总量函数和每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围，对所述寻优函数进行寻优得到每个气化炉的所述负荷目标值。4.根据权利要求3所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述根据所述负荷函数，确定计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数，具体包括：根据每个气化炉的所述负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数。5.根据权利要求4所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述根据每个气化炉的负荷函数与每个气化炉满负荷下的氧气流量，计算所有气化炉的有效气产量总量的总量函数，具体包括：计算所有气化炉的所述有效气产量总量的总量函数为：其中，g为所有气化炉的有效气产量总量，x
i
为第i个气化炉的所述负荷测量值，o
i
为第i个气化炉满负荷下的所述氧气流量，n为气化炉的数量。6.根据权利要求5所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述确定所述寻优函数，具体包括：确定所述寻优函数的目标函数为最小的原料消耗：
基于所述最小的原料消耗，确定所述寻优函数为：其中，x
i
为第i个气化炉的所述负荷测量值，o
i
为第i个气化炉满负荷下的所述氧气流量，n为气化炉的数量。7.根据权利要求6所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述根据所述总量函数和每个所述气化炉的所述负荷测量值的标准范围，对所述寻优函数进行寻优得到每个气化炉的所述负荷目标值，具体包括：确定约束条件为满足所述总量函数和每个气化炉的所述负荷测量值的标准范围；在满足所述约束条件的情况下，对所述目标函数进行分解求解得到所述负荷目标值。8.根据权利要求4所述的气化炉运行负荷分配控制方法，其特征在于，所述根据所述负荷目标值，调整气化炉的氧煤比，具体包括：将每个气化炉的所述负荷目标值转换成相应的磨煤机负荷；根据每个气化炉的所述磨煤机负荷，通过氧煤比控制回路调整每个气化炉的所述氧气流量。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如权利要求1至8任一项所述的气化炉运行负荷分配控制方法。10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求1至8任一项所述的气化炉运行负荷分配控制方法的所有步骤。

技术总结
本发明公开一种气化炉运行负荷分配控制方法、电子设备及存储介质。方法包括：获取气化炉历史运行的历史负荷数据；根据所述历史负荷数据，通过数据回归拟合得到气化炉的有效气产率与负荷运行值的负荷函数；根据所述负荷函数，得到有效气产量的预测函数；根据所述预测函数，建立寻优函数，得到气化炉的负荷目标值；根据所述负荷目标值，调整气化炉的氧煤比。本发明通过回归拟合历史运行数据，通过数据建模，建立有效气产率同负荷的函数关系，并在此基础上建立寻优模型，在目标有效气需求量下，以最小原料消耗为寻优目标，自动找出最优的负荷目标值，从而降低原料成本和人力成本。从而降低原料成本和人力成本。从而降低原料成本和人力成本。


技术研发人员：郑梁 荆开石 栾龙 王远辉 高学顺 张宏科
受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/21