[发明专利]一种天然气净化过程控制方法

说明书

本发明涉及一种天然气净化过程控制方法，属于天然气净化技术领域。包括如下步骤：采集当前原料天然气参数，通过智能算法寻优得到所述原料天然气参数条件下过程综合能耗最低的天然气净化装置运行参数和载能工质需求量；按照所述载能工质需求量控制公用工程，按照所述天然气净化装置运行参数控制天然气净化装置；智能算法可以采用遗传算法、粒子群算法等迭代寻优；过程综合能耗可以通过历史数据对神经网络模型训练后预测得到。本发明方法能够指导天然气净化装置及公用工程设施的控制策略，降低天然气净化过程总的能耗物耗，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种天然气净化过程控制方法，属于天然气净化技术领域。

背景技术

天然气作为优质清洁能源，在我国能源消费结构中的比重逐年稳步增加。然而，天然气净化过程需消耗大量能源，尤其是高含硫天然气的净化过程，具有较大节能潜力。

天然气净化厂包括天然气净化装置和公用工程设施，天然气净化装置用于将含有杂质的天然气净化处理为合格的天然气并满足全过程的排放达标，公用工程设施用于提供天然气净化装置生产过程中需要的载能工质和能源，例如蒸汽、电、燃料气等，以及氮气和净化循环水等。

传统的天然气净化装置采取开机装置平均分配原料天然气(待净化处理的天然气，下文也称原料气)处理量，建立能量平衡、物料平衡等理想状态下的数学模型，但传统的方法计算能耗与实际运行情况存在较大偏差，存在高效装置没有充分发挥作用，能源利用率低的问题；随着天然气净化装置及公用工程系统锅炉、机泵等耗能设备运行时间的延长，生产过程节能措施主要依据调度人员对天然气净化装置需求量及运行参数经验判断，得出公用工程需要提供的载能工质的量，无法精准控制并实现能源利用最大化，同时为了防止能量供给不足造成产品气不达标，往往采用过量供给方式进行生产，存在能源浪费的问题。尤其是对于具有多个并联的净化系列，在原料天然气流量低于满负荷设计的工况时，生产调度更加难以掌握。这项工作的难点在于净化过程包括脱酸气、脱水、硫磺回收、尾气处理和酸水汽提等众多工艺单元，影响能耗的关键参数众多且耦合关联性强，对系统用能的影响非线性，难以用经典的数学回归分析法得到系统用能与操作参数之间的函数关系。净化装置的运行参数首先要满足原料气的处理需求，这首先与燃料气流量、成分相关，而不同的运行参数下，净化装置对载能工质、能源及循环水和氮气的需求又各不相同；而不同的载能工质需求，又进一步要求不同的公用工程运行参数，例如锅炉、动力泵的运行参数，公用工程的运行参数的变化又进一步导致公用工程耗能的变化。而节能的难点在于，若仅考虑原料气的流量和成分而进行控制使净化装置的能耗(对能源、循环水和氮气等直接供给的能量和物料的消耗)最低，但此时净化装置对载能工质的需求可能使公用工程的耗能较高，因此很难达到天然气净化全流程的能耗最低。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气净化过程控制方法，用以解决天然气净化全流程能耗高的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种天然气净化过程控制方法，包括如下步骤：

1)采集当前原料天然气参数，通过智能算法B寻优得到所述原料天然气参数条件下过程综合能耗最低的天然气净化装置运行参数和载能工质需求量；

2)按照所述载能工质需求量控制公用工程，按照所述天然气净化装置运行参数控制天然气净化装置；

所述步骤1)中智能算法B寻优的过程包括：首先初始化种群，所述种群包括天然气净化装置运行参数；然后计算种群适应度，所述适应度为过程综合能耗，过程综合能耗通过预测模型A计算；最后改变种群并多次迭代最终选取过程综合能耗最低的种群所对应的天然气净化装置运行参数、以及对应的载能工质需求量作为寻优结果；

所述预测模型A为机器学习模型，是由原料天然气参数、天然气净化装置运行参数对应载能工质需求量、能源消耗、物料消耗的历史数据训练得到；

所述过程综合能耗是天然气净化过程中载能工质需求量、能源消耗、物料消耗的总和。