一种深度回收锅炉烟气余热的热泵系统的制作方法

本发明涉及烟气余热回收，更具体地说，本发明涉及一种深度回收锅炉烟气余热的热泵系统。

背景技术：

1、回收锅炉烟气余热的热泵系统是一种先进的能源回收技术，主要用于提高锅炉的热效率并减少能源浪费。该系统主要由锅炉、换热装置和热泵构成，形成一个完整的烟气回收系统。其中，

2、锅炉是系统的核心部分，它燃烧燃料产生热能，同时产生大量的高温烟气。这些烟气通常携带有大量的余热，如果不加以利用，将会直接排放到大气中，造成能源浪费；换热装置位于锅炉的排烟口，用于将烟气中的余热传递给热泵系统，通过热交换的方式，将烟气的热量传递给热泵系统的工质，使其吸收热量并升温；热泵则是整个系统的关键部件，它利用从换热装置中吸收的热量，通过压缩和冷凝等过程，将热量提升到更高的温度水平，然后用于供暖、热水供应或其他热能需求。热泵的工作原理类似于冰箱或空调的逆过程，它通过消耗少量的电能，实现热能的转移和升级。

3、在锅炉、换热装置和热泵构成的烟气回收系统中，各个部件协同工作，实现烟气余热的高效回收和利用。该系统不仅可以提高锅炉的热效率，降低能源消耗，还可以减少环境污染，具有显著的节能和环保效益。

4、但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如烟气回收过程中，因为烟气余热回收过程数据中动态特征参数异常，导致烟气余热回收率低的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种深度回收锅炉烟气余热的热泵系统，通过深度学习模型建立得到烟气余热回收过程数据和烟气余热回收率的映射关系，即得到烟气余热回收率预测模型，完成对烟气余热回收率的预测；基于烟气余热回收率预测模型实现对动态特征参数优化，提高烟气余热回收率，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深度回收锅炉烟气余热的热泵系统，包括：

3、烟气余热回收率预测模块，用于获取烟气余热回收率预测模型，基于历史数据定期更新烟气余热回收率预测模型；

4、动态特征参数优化模块，基于烟气余热回收率预测模型对动态特征参数优化，得到最优特征参数集合b；

5、动态特征参数响应性能评估模块，用于评估动态特征参数响应性能，对动态特征参数的响应速度、响应精准度和对烟气余热回收率的影响程度分析得到动态特征参数响应性能评估指数tx；

6、动态特征参数响应性能管理模块，基于动态特征参数响应性能评估指数tx采取对应措施。

7、优选的，所述烟气余热回收率预测模型的获取方式包括下列步骤：

8、步骤s01、数据收集与预处理：收集历史烟气余热回收数据，历史烟气余热回收数据包括换热装置基础参数、锅炉烟气基础参数、换热运行参数和烟气余热回收率，并进行数据预处理；

9、步骤s02、特征选择：提取得到换热装置特征参数、锅炉烟气特征参数和运行特征参数；

10、步骤s03、模型选择与构建：选择模型框架，并设置模型基础参数；

11、步骤s04、预测算法模型训练：将历史烟气余热回收数据分成训练数据集和测试数据集，使用训练集对模型框架进行训练，训练至损失函数l损最小，使用测试集测试模型的性能，计算预测回收率与实际回收率之间的误差，根据测试结果调整模型框架参数，得到训练好的烟气余热回收率预测模型；

12、步骤s05、预测算法模型的使用：将实时采集的烟气余热回收过程数据输入训练好的烟气余热回收率预测模型中，烟气余热回收率预测模型输出预测的烟气余热回收率。

13、优选的，将实时的动态特征参数集合记为a，使用训练好的烟气余热回收率预测模型，调整动态特征参数集合，得到若干组调整后的动态特征参数集合，分别记为集合b1，b2，…，bj，…，将第j次调整后的动态特征参数集合记为bj，将调整后的特征参数集合输入训练好的烟气余热回收率预测模型中得到对应的烟气余热回收率集合，分别记为yh1，yh2，…，yhj，…，将烟气余热回收率最高对应的特征参数标记为最优特征参数集合b。

14、优选的，所述动态特征参数优化模块的实施过程包括下列步骤：

15、步骤s11、动态特征参数标记：将换热装置特征参数、锅炉烟气特征参数和运行特征参数中能够调节的特征参数标记为动态特征参数，获取动态特征参数的波动范围；

16、步骤s12、特征参数优化：将实时的动态特征参数集合记为a，使用训练好的烟气余热回收率预测模型，调整动态特征参数集合，将调整后的特征参数集合输入训练好的烟气余热回收率预测模型中，将烟气余热回收率最高对应的特征参数标记为最优特征参数集合b；

17、步骤s13、将获取的最优特征参数集合b传输至动态特征参数控制端，动态特征参数控制端用于调整实时的动态特征参数集合。

18、优选的，动态特征参数响应性能评估模块中，设动态特征参数控制端中调整的动态特征参数有m个，用k表示动态特征参数的编号；将第k个动态特征参数的响应速度记为xvk，将第k个动态特征参数的响应精准度记为xzk，将第k个动态特征参数对烟气余热回收率的影响程度记为xwk；通过公式得到动态特征参数响应性能评估指数tx。

19、优选的，系统还包括烟气余热泄漏监测模块、设备可靠性评估模块和综合评估模块，

20、所述烟气余热泄漏监测模块，用于获取锅炉烟气排出管道各区域的密封保温异常评估指数mb_i和烟气余热泄漏评估系数xlp，并将获取的烟气余热泄漏评估系数xlp传输至综合评估模块；

21、所述设备可靠性评估模块，用于获取热泵性能描述参数rp和换热装置性能描述参数hp，热泵性能描述参数rp和换热装置性能描述参数hp相乘后得到设备可靠性评估指数sk，并将获取的设备可靠性评估指数sk传输至综合评估模块；

22、所述综合评估模块，基于烟气余热泄漏评估系数xlp、设备可靠性评估指数sk和动态特征参数响应性能评估指数tx，联合分析得到余热回收管控系数yk，基于余热回收管控系数yk采取对应措施。

23、优选的，烟气余热泄漏监测模块包括：传感器数据采集单元、密封保温数据分析单元和烟气余热泄漏评估单元，

24、所述传感器数据采集单元：用于采集得到传感器数据，将锅炉烟气排出管道按照等距离划分若干区域，对每个区域进行编号，在每个区域中安装温度传感器和烟气传感器；

25、所述密封保温数据分析单元：接收传感器数据进行分析，计算得到每个区域的密封性能异常描述参数和保温性能异常描述参数，基于密封性能异常描述参数和保温性能异常描述参数，联合分析得到每个区域的密封保温异常评估指数mb_i；

26、所述烟气余热泄漏评估单元，获取所有区域的密封保温异常评估指数，进行加权求和得到热泵系统的烟气余热泄漏评估系数xlp。

27、优选的，密封性能异常描述参数mf_i的获取方式为：获取第i个区域的烟气浓度，获取锅炉排出口的烟气浓度，通过公式计算得到第i个区域的密封性能异常描述参数；其中，si_avg表示第i个区域内烟气浓度的平均值、si_δ表示第i个区域内烟气浓度波动幅度，pδ表示锅炉排出口的烟气浓度波动幅度，ys表示设置的烟气浓度阈值；

28、保温性能异常描述参数bw_i的获取方式为：获取第i个区域的温度，获取锅炉排出口的温度，通过公式计算得到第i个区域的保温性能异常描述参数；其中，hi_avg表示第i个区域温度的平均值、hi_δ表示第i个区域内温度波动幅度，pδ表示锅炉排出口的温度波动幅度，yh表示温度阈值；

29、基于密封性能异常描述参数mf_i和保温性能异常描述参数bw_i，通过公式mb_i＝f1*mf_i+f2*bw_i联合分析得到每个区域的密封保温异常评估指数mb_i，其中，f1表示密封性影响因子，f2表示保温性影响因子，且f1+f2＝1.0，0＜f1＜0，0＜f2＜0。

30、优选的，烟气浓度阈值ys和温度阈值yh，基于实际情况选择基于区域特性阈值或动态调整阈值中，所述基于区域特性阈值：由于不同区域受排烟口影响的程度不同，因此可以设定基于区域特性的烟气浓度阈值或温度阈值。

31、优选的，对所有区域的密封保温异常评估指数，进行加权求和得到热泵系统的烟气余热泄漏评估系数xlp，获取第i个区域的权重系数记为kqi，且通过

32、优选的，设备可靠性评估模块包括：

33、获取热泵的预设制热系数z_actu和热泵的实际制热系数z_pred，通过公式热泵性能描述参数rp；

34、通过公式计算得到换热装置性能描述参数hp，其中，η表示换热装置的传热效率、wp表示压降的权重因子、δp_max是压降的可接受最大值、δp表示实际的压降、a_ref是预设的换热面积、a表示实际的换热面积；所述压降指的是烟气余热流经换热装置产生的压力下降幅度。

35、优选的，基于烟气余热泄漏评估系数xlp、设备可靠性评估指数sk和动态特征参数响应性能评估指数tx，联合分析得到余热回收管控系数yk，通过公式计算余热回收管控系数yk。

36、本发明的技术效果和优点：

37、(1)本发明提供的深度回收锅炉烟气余热的热泵系统，利用深度学习模型分析，建立得到烟气余热回收过程数据和烟气余热回收率的映射关系，即得到烟气余热回收率预测模型，完成对烟气余热回收率的预测；基于烟气余热回收率预测模型实现对动态特征参数优化，提高烟气余热回收率，解决现有技术中烟气余热回收率低的问题。

38、(2)本发明提供的深度回收锅炉烟气余热的热泵系统，从管道密封保温角度、设备质量角度和参数优化角度，获取得到烟气余热泄漏评估系数xlp、设备可靠性评估指数sk和动态特征参数响应性能评估指数tx，基于烟气余热泄漏评估系数xlp、设备可靠性评估指数sk和动态特征参数响应性能评估指数tx，联合分析得到余热回收管控系数yk，基于余热回收管控系数yk采取对应措施，能够帮助管理人员从全方位对锅炉烟气余热回收热泵系统进行管理，能够提高锅炉烟气的回收率，节约能源，解决现有技术缺少从锅炉烟气排出、换热装置换热和锅炉运行角度对烟气余热回收率的管理，导致烟气余热因为管道泄漏、设备异常、参数不合理导致的回收率低的问题。