[发明专利]煤炭超临界水制氢系统中超临界水换热器调控系统及方法

权利要求书

1.煤炭超临界水制氢系统中超临界水多级换热器调控系统，其特征在于，包括换热器；换热器包括n级换热器，n为大于等于2的整数；

冷流体依次经过第n级换热器、第n-1级换热器、…、第一级换热器进入气化炉；热流体依次通过第一级换热器、第二级换热器、…、第n级换热器；第i级换热器外部设有连接第i级换热器冷流体入口和冷流体出口的冷流体旁路，冷流体旁路上设有第i级换热器旁路流量调节阀；i为1,2,…,n；

还包括温度变送器、流量变送器、换热器控制器和温度调控单元；

温度变送器包括各级换热器冷流体出口温度变送器、第n级换热器冷流体入口温度变送器、各级换热器热流体出口温度变送器和第一级换热器热流体入口温度变送器，分别用于采集各级换热器冷流体出口温度、第n级换热器冷流体入口温度、各级换热器热流体出口温度和第一级换热器热流体入口温度；

流量变送器包括各级换热器旁路流量变送器及给水泵出口流量变送器，分别用于测量各级换热器冷流体旁路流量及超临界水总流量；

温度调控单元，根据各级换热器冷流体出口温度、第n级换热器冷流体入口温度、各级换热器热流体出口温度和第一级换热器热流体入口温度及第一级换热器冷流体出口预设温度处理得到各级换热器冷流体旁路流量控制量；

换热器控制器根据各级换热器冷流体旁路流量控制量对各级换热器旁路流量调节阀进行调节；

温度调控单元包括预设温度计算单元和预测模型处理单元；

换热器控制器将第一级换热器冷流体出口温度与第一级换热器冷流体出口预设温度比较，若两者差值不为零，则将两者输入预设温度计算单元和预测模型处理单元；

预设温度计算单元根据第一级换热器冷流体出口温度与第一级换热器冷流体出口预设温度的差值及超临界水总流量、热流体总流量和第一级换热器热流体入口温度计算出第j级换热器冷流体出口预设温度并输出给换热器控制器；换热器控制器将第j级换热器冷流体出口温度与第j级换热器冷流体出口预设温度比较，若两者差值不为零，则将两者输入预测模型处理单元；j为2,3,…,n；

预测模型处理单元，根据第i级换热器的冷流体出口温度、冷流体入口温度、冷流体出口预设温度和旁路流量，利用预测模型及能量和响应速度最优算法，处理得到第i级换热器旁路流量控制量并输出至换热器控制器；换热器控制器根据第i级换热器旁路流量控制量调节第i级换热器旁路流量调节阀开度；i为1,2,…,n。

2.根据权利要求1所述的煤炭超临界水制氢系统中超临界水多级换热器调控系统，其特征在于，温度调控单元还包括预测模型生成单元；

初始时刻下的预测模型生成单元利用第i级换热器的冷流体入口温度、热流体入口温度和历史运行数据以及超临界水总流量、热流体总流量、第i级换热器设备信息，根据能量平衡原理，得到第i级换热器的预测模型；

所述预测模型处理单元根据第i级换热器的冷流体出口温度、冷流体入口温度、冷流体出口预设温度和旁路流量，利用当前时刻的预测模型及能量和响应速度最优算法，处理得到第i级换热器冷流体出口温度预测信号并输出至预测模型生成单元；

预测模型生成单元将上一时刻的第i级换热器冷流体出口温度预测信号与当前时刻的第i级换热器冷流体出口温度比较得到差值，根据该差值、第i级换热器热流体入口温度和第i级换热器冷流体入口温度，输出当前修正后的预测模型至预测模型处理单元。

3.根据权利要求1所述的煤炭超临界水制氢系统中超临界水多级换热器调控系统，其特征在于，各冷流体旁路贴附在对应换热器的外表面。

4.根据权利要求1所述的煤炭超临界水制氢系统中超临界水多级换热器调控系统，其特征在于，还包括第一级换热器热流体入口压力变送器和危险信号报警器；

第一级换热器热流体入口压力变送器用于采集第一级换热器热流体入口压力；

危险信号报警器将第一级换热器热流体入口压力与第一级换热器热流体入口预设压力比较，若两者差值超出预设差值范围，则危险信号报警器报警。