用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统及方法与流程

本技术涉及智能控制，且更为具体地，涉及一种用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统及方法。

背景技术：

1、天然气中通常含有硫化氢或有机硫，一般都需要脱除。含硫天然气处理装置一般先采用碱性溶液吸收硫化氢到溶液中，再通过氧化剂将硫离子氧化为硫单质，处理过程中需要热源对溶液进行再生，也需要外供电源对装置中的动力设备如溶剂泵、风机等提供电力。

2、在偏远井场，一般供电不方便，很多采用燃气发电机来为装置提供电源。燃气发电机产生的烟气温度高达400~600℃，主要成分为氮气和二氧化碳等，一般去向是脱除污染物达标后排放到空气中。在燃气发电机运行过程中，高温烟气如果直接排放，浪费了大量能量，不符合节能要求。燃气发电机烟气温度高，杂质含量少，如果能够将烟气热量加以回收利用，一方面降低了能源损失，满足节能要求，另一方面为生产装置提供了宝贵的能源，起到了变废为宝的作用。然而，传统的烟气余热回收系统往往存在能量回收效率低、控制精度不高、响应速度慢等问题。因此，期待一种优化的用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统及方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统及方法，其采用基于深度学习的人工智能技术对高温烟气换热过程中高温烟气和冷媒流体的流量值进行时序分析，分别捕捉到高温烟气流量和冷媒流体流量的本质时序特征表达，并基于二者之间的时序交互响应特征对冷媒流体的流量进行智能控制。这样，可以实现对烟气余热的高效回收，提高能源利用效率，达到节能减排的目的。

2、相应地，根据本技术的一个方面，提供了一种用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统，其包括：高温烟气换热模块，用于将天然气发电装置在发电过程中产生的高温烟气通过高温烟气换热器以得到中温烟气；中温烟气换热模块，用于将所述中温烟气输入中温烟气换热器以得到低温烟气，其中，所述低温烟气排放至界外。

3、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述高温烟气换热器和所述中温烟气换热器产生的烟气热量供给导热油系统和蒸汽系统，其中，利用所述导热油系统为天然气脱硫净化装置提供热源；利用所述蒸汽系统为硫膏制精硫磺装置提供热源。

4、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述高温烟气换热模块，包括：流量监控单元，用于获取由流量计采集的高温烟气和冷媒流体的流量值的时间序列；数据预处理单元，用于对所述高温烟气和冷媒流体的流量值的时间序列分别进行数据预处理以得到高温烟气流量局部时序输入向量的序列和冷媒流体流量局部时序输入向量的序列；本质特征提取单元，用于将所述高温烟气流量局部时序输入向量的序列和所述冷媒流体流量局部时序输入向量的序列分别输入本质特征提取网络以得到高温烟气流量本质时序特征向量和冷媒流体流量本质时序特征向量；时序交互响应分析单元，用于使用伽马矫正响应融合分析模块对所述高温烟气流量本质时序特征向量和所述冷媒流体流量本质时序特征向量进行处理以得到高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量；控制指令生成单元，用于基于所述高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量，确定冷媒流体流量的控制指令。

5、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述数据预处理单元，包括：数据时序规整子单元，用于将所述高温烟气和冷媒流体的流量值的时间序列分别按照时间维度进行数据规整以得到高温烟气流量时序输入向量和冷媒流体流量时序输入向量；时序切分子单元，用于以相同的时间尺度对所述高温烟气流量时序输入向量和所述冷媒流体流量时序输入向量进行向量切分以得到所述高温烟气流量局部时序输入向量的序列和所述冷媒流体流量局部时序输入向量的序列。

6、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述本质特征提取单元，用于：以如下本质特征提取公式对所述高温烟气流量局部时序输入向量的序列进行处理以得到所述高温烟气流量本质时序特征向量；其中，所述本质特征提取公式为：；其中，是所述高温烟气流量本质时序特征向量的序列中第个高温烟气流量本质时序特征向量，是所述高温烟气流量本质时序特征向量的序列中第个高温烟气流量本质时序特征向量，表示特征向量的1范数，为所述高温烟气流量本质时序特征向量的序列的长度-1，为所述高温烟气流量本质时序特征向量的序列的表示，为特征差异系数，表示自然指数函数运算，表示所述特征差异系数的总数，为所述高温烟气流量本质时序特征向量。

7、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述时序交互响应分析单元，用于：以如下伽马矫正响应融合公式对所述高温烟气流量本质时序特征向量和所述冷媒流体流量本质时序特征向量进行处理以得到所述高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量；其中，所述伽马矫正响应融合公式为：；其中，为所述高温烟气流量本质时序特征向量的第个特征值，为所述冷媒流体流量本质时序特征向量的第个特征值，a、b、c和d为数值不相同的调整参数，为所述高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量的第个特征值。

8、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述控制指令生成单元，用于：将所述高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量通过基于分类器的冷媒流量控制器以得到所述控制指令，所述控制指令用于表示当前时间点的冷媒流体流量值应增大、应减小或应保持不变。

9、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，还包括用于对所述本质特征提取网络、所述伽马矫正响应融合分析模块和所述基于分类器的冷媒流量控制器进行训练的训练单元。

10、在上述用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统中，所述训练单元，包括：训练数据获取子单元，用于获取训练数据，所述训练数据包括由流量计采集的高温烟气和冷媒流体的训练流量值的时间序列，以及，冷媒流体流量的控制指令的真实值；训练数据规整子单元，用于将所述高温烟气和冷媒流体的训练流量值的时间序列分别按照时间维度进行数据规整以得到训练高温烟气流量时序输入向量和训练冷媒流体流量时序输入向量；训练向量切分子单元，用于以相同的时间尺度对所述训练高温烟气流量时序输入向量和所述训练冷媒流体流量时序输入向量进行向量切分以得到训练高温烟气流量局部时序输入向量的序列和训练冷媒流体流量局部时序输入向量的序列；训练数据本质特征提取子单元，用于将所述训练高温烟气流量局部时序输入向量的序列和所述训练冷媒流体流量局部时序输入向量的序列分别输入所述本质特征提取网络以得到训练高温烟气流量本质时序特征向量和训练冷媒流体流量本质时序特征向量；训练数据响应融合分析子单元，用于使用所述伽马矫正响应融合分析模块对所述训练高温烟气流量本质时序特征向量和所述训练冷媒流体流量本质时序特征向量进行处理以得到训练高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量；分类损失计算子单元，用于将所述训练高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量通过所述基于分类器的冷媒流量控制器以得到分类损失函数值；模型训练子单元，用于以所述分类损失函数值来对所述本质特征提取网络、所述伽马矫正响应融合分析模块和所述基于分类器的冷媒流量控制器进行训练，其中，在所述训练的每一轮迭代中，对于所述训练高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量进行迭代优化。

11、根据本技术的另一个方面，提供了一种天然气发电装置的烟气余热回收控制方法，其包括：获取由流量计采集的高温烟气和冷媒流体的流量值的时间序列；对所述高温烟气和冷媒流体的流量值的时间序列分别进行数据预处理以得到高温烟气流量局部时序输入向量的序列和冷媒流体流量局部时序输入向量的序列；将所述高温烟气流量局部时序输入向量的序列和所述冷媒流体流量局部时序输入向量的序列分别输入本质特征提取网络以得到高温烟气流量本质时序特征向量和冷媒流体流量本质时序特征向量；使用伽马矫正响应融合分析模块对所述高温烟气流量本质时序特征向量和所述冷媒流体流量本质时序特征向量进行处理以得到高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量；基于所述高温烟气流量-冷媒流体流量时序交互响应特征向量，确定冷媒流体流量的控制指令。

12、与现有技术相比，本技术提供的用于天然气发电装置的烟气余热回收控制系统及方法，其采用基于深度学习的人工智能技术对高温烟气换热过程中高温烟气和冷媒流体的流量值进行时序分析，分别捕捉到高温烟气流量和冷媒流体流量的本质时序特征表达，并基于二者之间的时序交互响应特征对冷媒流体的流量进行智能控制。这样，可以实现对烟气余热的高效回收，提高能源利用效率，达到节能减排的目的。