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专利号: 2023104283333
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 炉;窑;烘烤炉;蒸馏炉〔4〕
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多功能竖窑废气降温循环利用调节系统,其特征在于,包括竖窑高温废气输入模块、高温废气回收模块以及控制调节模块;所述高温废气回收模块包括制热模块、有机朗肯循环模块和锂电池储存模块;

所述制热模块包括余热锅炉(1)、换热器(5)、工质泵(6)、热网回水(7),所述余热锅炉(1)收集竖窑高温废气输入模块的高温废气后经过第一个换热器(5)将废气的部分热量传递给冷气体,在一个大的密闭容器内充入高温烟气,由于管道内高温烟气和容器内冷热空气的温度差,形成热交换,通过工质泵(6)加压后将高温烟气转化为热水,从第二个换热器(5)中输出,再通过热网回水(7)带动工质泵(6)工作,由此完成制热,将热负荷输出给用户;

所述有机朗肯循环模块包括蒸发器(2)、膨胀机(3)、冷凝器(8)、储液器(9)以及工质泵(6),蒸发器(2)输入端与所述余热锅炉(1)输出端连接,所述蒸发器(2)利用所提供的竖窑高温废气向膨胀机(3)输出的蒸汽,带动发电机(4)发电并将电能存储在锂电池储存模块中;通过冷凝器(8)将膨胀机(3)排出的降压降温后的蒸汽冷凝,从冷凝器(8)流出的液态工质进入储液器(9),再进入工质泵(6)加压;所述工质泵(6)和蒸发器(2)相连,通过工质泵(6)加压后的有机工质再次回到蒸发器(2);

所述锂电池储存模块采用锂电池(10),将多余电力储存到锂电池(10)中;

所述控制调节模块将竖窑最适温度、竖窑当前温度、余热锅炉(1)当前输出功率以及余热锅炉(1)使用时间作为输入,利用蝗虫优化算法找到使精度指标最小的温度转化因子的值,并得到精度指标最小情况下的余热锅炉(1)输出功率、使用时间,进一步通过控制调节模块调节所述余热锅炉(1)输出功率与使用时间;所述精度指标目标函数为:

2 2

min E=(CN‑CT)

2

其中,E表示最小精度指标,CN表示竖窑最适温度,CT表示竖窑降温后温度,C表示竖窑当前温度,表示温度转化因子,PC表示设备当前输出功率,T表示设备使用时间。

2.根据权利要求1所述的一种多功能竖窑废气降温循环利用调节系统,其特征在于,利用蝗虫优化算法找到使精度指标最小的温度转化因子的值,对温度转化因子进行寻优,算法中不断更新的蝗虫位置就是指的温度转化因子的值;具体步骤为:蝗虫的生命周期包括两个阶段:幼年和成年;若幼虫期的特征是小步和缓慢的动作,那成年阶段的特征则是远距离且突然的运动;幼虫和成虫的运动构成了GOA的集约化和多样化,蝗虫成群结队的行为在数学上遵循:Pi=Si+Gi+Ai                    (1)Pi表示第i只蝗虫的位置,Si是其中Gi表示第i只蝗虫受到的重力,Ai表示第i只蝗虫受到的风平流,为了得到蝗虫的随机行为,式(1)可以重写如下:Pi=r1Si+r2Gi+r3Ai                  (2)其中,r1,r2和r3是[0,1]范围内的随机数;

社会互动Si定义如下:

式中,N为蝗虫数量,dij=|Pj‑Pi|定义了第i阶和第j阶之间的欧氏蝗虫距离,单位向量是从第i到第j个蝗虫,s代表社会力量列出以下等式:f和l是吸引强度和吸引长度;蝗虫之间的互动可以定义为吸引和排斥,这之前的距离被认为在[0,15]内,吸引力在[2.079,4]的区间内逐渐减小,斥力发生在[0,2.079]的范围内,当两个蝗虫之间的距离正好是2.079,两者都没有排斥或吸引(没有力),这个区域叫做舒适区;

重力Gi由下式给出:

其中g表示引力常数, 表示向地心的单位矢量;

Ai风平流由下式给出:

其中,u表示漂移常数, 是单位向量即风的方向;

将S,G,A的值替换后,如下所式可得:

由于蝗虫很快就会到达舒适区,而蜂群系统并没有聚集到目标位置,该方程的增强版本如下:其中,ubd和lbd分别表示第d维的上界和下界, 表示最佳解可在d维空间中找到;注意s类似于方程1中的S分量,G等于零,A总是趋向于最佳解 参数c用于根据迭代次数相应减小蝗虫之间的排斥区、吸引区和舒适区;考虑c作为单个参数,并使用以下方式表示:其中,cmax和cmin代表c的最大值和最小值,t为当前迭代,tmax为迭代的最大次数;

蝗虫的位置是根据它的当前位置、全球最佳位置和位置蜂群中的其他蝗虫来更新;

迭代寻优,直到满足最大迭代次数时,输出最优温度转化因子的值。