【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源工程与热力，具体地涉及一种梯级加热过热蒸汽发生系统及一种梯级加热过热蒸汽发生系统控制方法。
技术介绍
1、稠油油田注汽技术是提升稠油开采效率的重要手段之一，目前广泛采用的注汽技术需要将采出水加热为湿饱和蒸汽或过热蒸汽，再注入油藏中以降低原油黏度。然而，在现有技术中，蒸汽发生装置的换热效率和系统灵活性仍存在显著问题。
2、首先，现有技术中的蒸发装置通常由多个换热器组成，但这些换热器的配置方式（如串联或并联）通常是固定的，缺乏灵活性。在供热需求波动时，无法根据实际需求动态调整换热器的工作状态和连接方式，导致系统在低需求状态下可能存在能源浪费，而在高需求状态下可能换热能力不足，无法满足蒸汽生产效率的要求。这种固定模式显著限制了系统的调节能力和适应性。
3、其次，现有技术缺乏精确的控制手段来管理多个换热器的运行状态。尽管部分系统尝试引入简单的开关控制，但未能结合实时的供热需求对换热器的工作数量及其串并联关系进行优化配置。这种缺乏动态调控能力的设计容易导致换热器热负荷分布不均，进一步降低了系统的整体能效。此外，换热器过载或长期处于低效运行状态，还会加速设备老化，增加运行成本。
4、综上所述，现有技术在多换热器蒸发装置的灵活性和智能化控制方面存在明显不足，难以同时满足高效换热和动态供热需求的要求。这些问题已成为限制稠油注汽技术进一步提升效率和经济性的关键瓶颈。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种梯级加热过热蒸汽发生系统及其
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种梯级加热过热蒸汽发生系统，所述系统包括：设置有多个换热器的蒸发装置，所述蒸发装置用于将预热后的采出水处理为湿饱和蒸汽；其中，所述蒸发装置内各换热器之间的串并联关系基于实时的供热需求信息调整；连接在所述蒸发装置后端的蒸汽转换装置，用于将所述湿饱和蒸汽转换为注汽使用的过热蒸汽；与各换热器通信连接的控制装置，用于基于实时的供热需求信息确定参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系；依次通过蒸汽转换装置和蒸发装置的熔盐传输装置，用于过流向蒸汽转换装置和蒸发装置提供热源的熔盐。
3、可选的，所述蒸发器设置有两条过流管道，各换热器均设置在两条过流管道之间，并通过三通阀接入过流管道。
4、可选的，当前换热器参与蒸发时，对应换热器首尾的两个三通阀对应与换热器连接的两个端口的阀门被打开；当前参与蒸发换热器与相邻下一参与蒸发的换热器之间为串联时，当前蒸发换热器输出的过流水通过与当前蒸发换热器出口端同侧的相邻下一参与蒸发的换热器的三通阀汇入相邻下一参与蒸发的换热器；当前参与蒸发换热器与相邻下一参与蒸发的换热器之间为并联时，当前参与蒸发换热器与相邻下一参与蒸发的换热器的过流水汇入同侧，并通过另一侧的三通阀执行当前参与蒸发换热器与相邻下一参与蒸发的换热器换热后的过流水汇合。
5、可选的，所述基于实时的供热需求信息确定参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：以蒸发效率最大化和熔盐消耗最小化为寻优目标，构建对应的遗传算法寻优模型；基于所述遗传算法寻优模型执行迭代优化，直到触发迭代终止规则，输出最优蒸发状态下参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系。
6、可选的，所述遗传算法寻优模型的约束包括：蒸发器出口的湿饱和蒸汽的干度大于预设干度阈值；蒸发器的总压降小于预设压降阈值；蒸发器的负荷小于最大设计负荷。
7、可选的，所述遗传算法寻优模型的染色体结构包括换热器参与状态和参与换热器的串并联关系矩阵；
8、其中，换热器参与状态表示为：
9、
10、其中，为第n个换热器的参与状态，0为不参与蒸发，1为参与蒸发；参与换热器的串并联关系矩阵的确定规则为，若当前参与蒸发的换热器与相邻下一参与蒸发的换热器之间的关系为串联，则表示为1，若为并联，则表示为0。
11、可选的，所述基于所述遗传算法寻优模型执行迭代优化，直到触发迭代终止规则，输出最优蒸发状态下参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：随机生成预设数量个染色体结构不同的个体，以构成初始种群，并分别计算初始种群中各个体的适应度；基于各个体的适应度确定对应各个体的被选择概率，以执行对应的遗传操作，获得子代种群，并执行对应子代种群的适应度计算，以基于子代种群的适应度执行下一轮遗传操作，直到达到预设迭代次数，或最优适应度连续预设次数的变化值小于预设变化值阈值，停止迭代，输出最优适应度的个体；基于最优适应度的个体的染色体结构，确定最优蒸发状态下参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系。
12、可选的，所述个体的适应度的计算规则为：基于当前个体计算遗传算法寻优模型的目标函数，获得目标函数值；基于约束条件对所述目标函数值执行惩罚，获得惩罚后的目标函数值；对惩罚后的目标函数值执行归一化处理，获得当前个体的适应度。
13、可选的，所述遗传算法寻优模型的目标函数为：
14、
15、其中，，表示蒸发效率；为，表示熔盐消耗量；p为换热器集合；和分别为第i个换热器的蒸发效率和熔盐消耗量。
16、可选的，对惩罚后的目标函数值执行归一化处理的规则为：
17、
18、其中，为个体的适应度；为当前个体惩罚后的目标函数值；和分别为惩罚后各个体的目标函数值中的最小值和最大值。
19、可选的，所述遗传操作包括：交叉和/或变异；交叉的规则为：基于轮盘赌选择两个父代个体，并对该两个父代个体的染色体执行随机位置交换，获得两个子代个体；变异的规则为：基于轮盘赌任意一个个体，并对该个体染色体结构中的任意一位的状态执行翻转，获得对应的子代个体。
20、可选的，所述控制模块被配置为：基于确定参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，生成各换热器对应连接的三通阀的阀门控制方案；若当前换热器未被选择，对当前换热器首尾的三通阀均将指向当前换热器侧的三通阀的阀门关闭；若当前换热器被选择，则基于当前换热器与前后被选择换热器所确定的串并联关系确定当前换热器的进水方向和出水方向，并基于确定的进水方向和出水方向确定当前三通阀各端口阀门的开关方案。
21、可选的，所述系统还包括：连接在蒸发器前端的预热模块，用于对采出水执行预热，并将预热后采出水汇入蒸发器。
22、可选的，所述蒸汽转换装置包括：与蒸发器输出端口连接的汽水分离装置，用于将湿饱和蒸汽分离为干蒸汽和饱和水；所述干蒸汽被引入过热器，所述过热器用于将干蒸汽转换为过热干蒸汽；所述过热干蒸汽和饱和水被引入掺混器，所述掺混器用于将过热干蒸汽和饱和水混合以获得注汽使用的过热蒸汽。
23、本专利技术第二方面提供一种梯级加热过热蒸汽发生系统控制方法，所述方法用于上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种梯级加热过热蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发器设置有两条过流管道，各换热器均设置在两条过流管道之间，并通过三通阀接入过流管道。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当前换热器参与蒸发时，对应换热器首尾的两个三通阀对应与换热器连接的两个端口的阀门被打开；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于实时的供热需求信息确定参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述遗传算法寻优模型的约束包括：
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在在于，所述遗传算法寻优模型的染色体结构包括换热器参与状态和参与换热器的串并联关系矩阵；
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基于所述遗传算法寻优模型执行迭代优化，直到触发迭代终止规则，输出最优蒸发状态下参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述个体的
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述遗传算法寻优模型的目标函数为：
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，对惩罚后的目标函数值执行归一化处理的规则为：
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述遗传操作包括：
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块被配置为：
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸汽转换装置包括：
15.一种梯级加热过热蒸汽发生系统控制方法，其特征在于，所述方法用于权利要求1-14中任一项权利要求所述的梯级加热过热蒸汽发生系统控制，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述遗传算法寻优模型的染色体结构包括换热器参与状态和参与换热器的串并联关系矩阵；
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述基于所述遗传算法寻优模型执行迭代优化，直到触发迭代终止规则，输出最优蒸发状态下参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述个体的适应度的计算规则为：
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述遗传算法寻优模型的目标函数为：
20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1-14中任一项权利要求所述的梯级加热过热蒸汽发生系统控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种梯级加热过热蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发器设置有两条过流管道，各换热器均设置在两条过流管道之间，并通过三通阀接入过流管道。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当前换热器参与蒸发时，对应换热器首尾的两个三通阀对应与换热器连接的两个端口的阀门被打开；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于实时的供热需求信息确定参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述遗传算法寻优模型的约束包括：
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在在于，所述遗传算法寻优模型的染色体结构包括换热器参与状态和参与换热器的串并联关系矩阵；
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基于所述遗传算法寻优模型执行迭代优化，直到触发迭代终止规则，输出最优蒸发状态下参与换热的换热器序号，以及参与换热的各换热器的串并联关系，包括：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述个体的适应度的计算规则为：
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述遗传算法寻优模型的目标函数为：
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，对惩罚后的目标函数值执行归一化处理的规则...
【专利技术属性】
技术研发人员：张馨，李明辉，刘兵，赵兴罡，王延涛，马铭泽，邵刘杰，马明路，王玉敏，柴京伟，焦轩宇，张象平，刘振宁，
申请(专利权)人：辽河石油勘探局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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