本技術涉及決策優(yōu)化，具體涉及一種氧化鋁蒸發(fā)器的結疤清洗決策優(yōu)化方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術：

1、在氧化鋁生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)器作為關鍵設備，其傳熱效率直接影響到生產(chǎn)的能耗和成本。然而，隨著生產(chǎn)的進行，蒸發(fā)器內(nèi)壁會逐漸形成由硅酸鹽和鈉鹽等物質(zhì)構成的結疤(結垢)，這不僅降低了傳熱效率，還增加了設備維護的頻率和成本。

2、傳統(tǒng)的清洗方法通?；诠潭ㄖ芷诨蚪?jīng)驗法則，缺乏系統(tǒng)性和科學依據(jù)，往往導致清洗過度或不足，影響生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，因此，亟需一種對氧化鋁蒸發(fā)器的結疤清洗科學有效的動態(tài)決策優(yōu)化方法，從而提高蒸發(fā)器的運行效率和經(jīng)濟效益。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術提供了一種氧化鋁蒸發(fā)器的結疤清洗決策優(yōu)化方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及設備，提高了蒸發(fā)器的運行效率和經(jīng)濟效益。

2、第一方面，本技術提供了一種氧化鋁蒸發(fā)器的結疤清洗決策優(yōu)化方法，所述方法包括：

3、確定氧化鋁蒸發(fā)器的沉淀速率模型和再擴散速率模型，基于所述沉淀速率模型和所述再擴散速率模型建立結疤機理模型；

4、結合所述結疤機理模型以及預設的清洗維護成本建立時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型；

5、將所述第一蒸發(fā)收益模型轉(zhuǎn)換成周期性的第二蒸發(fā)收益模型；

6、動態(tài)求解所述第二蒸發(fā)模型，得到目標清洗計劃。

7、通過采用上述技術方案，通過沉淀速率模型和再擴散速率模型建立氧化鋁蒸發(fā)器的結疤機理模型，能夠準確描述蒸發(fā)器內(nèi)部結垢的形成機理，在此基礎上,結合預設的清洗維護成本,建立了時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型,將其轉(zhuǎn)換為周期性的第二蒸發(fā)收益模型，然后動態(tài)求解第二蒸發(fā)收益模型,最終得到氧化鋁蒸發(fā)器的最優(yōu)的目標清洗計劃，相比于傳統(tǒng)的經(jīng)驗清洗方法,本技術方案實現(xiàn)了對蒸發(fā)器結垢清洗計劃的科學優(yōu)化，可以降低清洗次數(shù)和減少能源消耗，同時提高了蒸發(fā)器的運行效率和經(jīng)濟效益。

8、可選的，所述確定氧化鋁蒸發(fā)器的沉淀速率模型，包括：

9、獲取所述氧化鋁蒸發(fā)器的沉積層與換熱器界面處的污垢物質(zhì)濃度、液固界面的溫度以及飽和時結垢物質(zhì)的濃度；

10、基于所述沉積層與換熱器界面處的污垢物質(zhì)濃度、所述液固界面的溫度以及所述飽和時結垢物質(zhì)的濃度確定所述沉淀速率模型；

11、所述沉淀速率模型為：

12、

13、式中，為沉淀速率，a′為阿侖烏斯常數(shù)，e為活化能，rt為氣體普適常數(shù)，ts為液固界面的溫度，cs為沉積層與換熱器界面處的污垢物質(zhì)濃度，ccat為ts下飽和時結垢物質(zhì)的濃度，n為化學反應的級數(shù)。

14、通過采用上述技術方案，獲取氧化鋁蒸發(fā)器換熱器界面污垢物質(zhì)濃度、液固界面的溫度以及飽和時結垢物質(zhì)的濃度,根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立結疤的沉淀速率模型，該模型考慮了界面濃度、溫度和飽和濃度的多種因素對沉淀速率的影響。

15、通過結合多種參數(shù)建立的結疤生成機理模型,能夠更準確預測結垢的生成和積累過程。

16、可選的，確定氧化鋁蒸發(fā)器的再擴散速率模型，包括：

17、基于氧化鋁蒸發(fā)器的摩擦系數(shù)以及流體密度，構建流體在固體表面的剪切應力；

18、所述剪切應力為：式中，τw為剪切應力，f為摩擦系數(shù)，ρ為流體密度,u為流速；基于所述剪切應力構建氧化鋁蒸發(fā)器的再擴散速率模型；

19、所述再擴散速率模型為：為再擴散速率，b0為預設常數(shù)，為沉淀結構函數(shù)。

20、通過采用上述技術方案，根據(jù)氧化鋁蒸發(fā)器的摩擦系數(shù)及流體密度,構建了流體在固體表面的剪切應力模型,并進一步基于該剪切應力模型,建立了結垢的再擴散速率模型，該再擴散模型考慮了蒸發(fā)器內(nèi)流體的流速和摩擦對結垢重新擴散的影響，相比簡單預設再擴散速率,本方案反映實際工藝條件的再擴散機理模型,能夠動態(tài)預測結垢的再生長過程,更準確描述結垢積累的整體機理。

21、可選的，所述結合所述結疤機理模型以及預設的清洗維護成本建立時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型,包括：

22、基于所述結疤機理模型以及連接所述氧化鋁蒸發(fā)器的管道參數(shù)，計算所述氧化鋁蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)；

23、基于所述總傳熱系數(shù)計算總傳熱量；

24、基于所述總傳熱量以及預設的清洗維護成本，建立時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型；

25、所述第一蒸發(fā)收益模型為：其中，mn為在方案n下的總收益，t為總時間，qt'為t'時的總傳熱量，δht'為料液中水的熱焓，e為每噸水的收益，m為清洗的次數(shù)，w為預設的清洗維護成本。

26、通過采用上述技術方案，基于預建立的結垢機理模型以及連接蒸發(fā)器的管道參數(shù),計算出氧化鋁蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)，在此基礎上計算出總傳熱量,并結合預設的清洗維護成本,建立了時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型，該模型考慮了結垢程度、傳熱參數(shù)以及清洗成本對蒸發(fā)收益的綜合影響。相比簡單經(jīng)驗法預設收益模型,本方案通過結合結垢機理、傳熱參數(shù)和經(jīng)濟因素建立的第一蒸發(fā)收益模型,能夠更準確描述蒸發(fā)過程中動態(tài)變化的經(jīng)濟效益。

27、可選的，所述基于所述結疤機理模型以及連接所述氧化鋁蒸發(fā)器的管道參數(shù)，計算所述氧化鋁蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù),包括：

28、將所述結疤機理模型，以及所述氧化鋁蒸發(fā)器的管道參數(shù)代入至熱傳系數(shù)計算公式中，得到所述氧化鋁蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)；

29、所述熱傳系數(shù)計算公式為：其中，所述kt'為總傳熱系數(shù)，α1為蒸汽的冷凝對流換熱系數(shù)，α2為降膜側(cè)對流換熱系數(shù)，λb為管壁材料的導熱系數(shù)，δb為管壁厚度，rf(t’)為結疤機理模型。

30、通過采用上述技術方案，將預建立的結垢機理模型以及蒸發(fā)器管道參數(shù)代入熱傳遞系數(shù)計算公式中,計算出氧化鋁蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)，該公式考慮了冷凝換熱系數(shù)、對流換熱系數(shù)、管壁導熱系數(shù)、管壁厚度以及結垢機理模型,可以準確描述結垢程度對傳熱性能的影響，通過結合多種影響因素的傳熱計算公式,可以動態(tài)計算結垢過程中變化的傳熱參數(shù),從而更準確刻畫傳熱規(guī)律。

31、可選的，所述將所述第一蒸發(fā)收益模型轉(zhuǎn)換成周期性的第二蒸發(fā)收益模型，包括：將所述第一蒸發(fā)收益模型中的時間按照預設周期進行劃分，得到多個固定周期，并建立周期性的第二蒸發(fā)收益模型；

32、所述第二蒸發(fā)收益模型為：

33、

34、其中，c表示固定周期編號，編號為c的周期時間范圍為從(c-1)ts+1天到第cts天，nc表示編號為c的周期的清洗計劃，nc∈{0,1,2,...,ts}，uc為氧化鋁蒸發(fā)器在此周期內(nèi)是否被清洗的標簽，a為傳熱面積，為傳熱溫差，δh為料液中水的熱焓，為編號為c的周期時間中當天的結疤程度，t'∈[1,ts]。

35、通過采用上述技術方案，將建立的第一蒸發(fā)收益模型中的時間按照預設周期進行劃分,得到多個固定周期。然后基于固定周期,建立了周期性的第二蒸發(fā)收益模型，該第二收益模型考慮了周期編號、對應清洗計劃、傳熱參數(shù)、結垢程度等影響收益的因素，通過建立周期性收益模型,可以定量評估不同周期不同清洗計劃對蒸發(fā)收益的影響，將無限時間域問題轉(zhuǎn)換為可求解形式。

36、可選的，所述動態(tài)求解所述第二蒸發(fā)模型，得到目標清洗計劃，包括：

37、確定所述氧化鋁蒸發(fā)器的歷史數(shù)據(jù)，并基于所述歷史數(shù)據(jù)預測整個周期中各周期時間對應的第一清洗計劃；

38、動態(tài)求解所述第二蒸發(fā)模型，各周期時間對應的第二清洗計劃；

39、判斷各周期時間對應的第一清洗計劃是否與所述第二清洗計劃一致；

40、若一致，則將所述第一清洗計劃作為目標清洗計劃；

41、若不一致，則將所述第二清洗計劃作為目標清洗計劃。

42、通過采用上述技術方案，比較各周期時間對應的第一清洗計劃和第二清洗計劃，如果兩個計劃一致，說明歷史經(jīng)驗和當前優(yōu)化結果相符，此時將第一清洗計劃作為目標清洗計劃，這種情況下，決策具有較高的可信度，因為它既符合歷史規(guī)律，又滿足當前的優(yōu)化要求。如果兩個計劃不一致，則選擇第二清洗計劃作為目標清洗計劃，因為第二清洗計劃基于最新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和優(yōu)化結果，能夠更好地適應當前的生產(chǎn)狀況和市場環(huán)境。

43、在本技術的第二方面提供了一種氧化鋁蒸發(fā)器的結疤清洗決策優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

44、結疤機理模型建立模塊，用于確定氧化鋁蒸發(fā)器的沉淀速率模型和再擴散速率模型，基于所述沉淀速率模型和所述再擴散速率模型建立結疤機理模型；

45、第一收益模型建立模塊，用于結合所述結疤機理模型以及預設的清洗維護成本建立時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型；

46、第二收益模型建立模塊，用于將所述第一蒸發(fā)收益模型轉(zhuǎn)換成周期性的第二蒸發(fā)收益模型；清洗計劃確定模塊，用于動態(tài)求解所述第二蒸發(fā)模型，得到目標清洗計劃。

47、在本技術的第三方面提供了一種計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)存儲有多條指令，所述指令適于由處理器加載并執(zhí)行上述的方法步驟。

48、在本技術的第四方面提供了一種電子設備，包括：處理器和存儲器；其中，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序適于由所述處理器加載并執(zhí)行上述的方法步驟。

49、綜上所述，本技術實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

50、本技術通過沉淀速率模型和再擴散速率模型建立氧化鋁蒸發(fā)器的結疤機理模型，能夠準確描述蒸發(fā)器內(nèi)部結垢的形成機理，在此基礎上,結合預設的清洗維護成本,建立了時間連續(xù)的第一蒸發(fā)收益模型,將其轉(zhuǎn)換為周期性的第二蒸發(fā)收益模型，然后動態(tài)求解第二蒸發(fā)收益模型,最終得到氧化鋁蒸發(fā)器的最優(yōu)的目標清洗計劃，相比于傳統(tǒng)的經(jīng)驗清洗方法,本技術方案實現(xiàn)了對蒸發(fā)器結垢清洗計劃的科學優(yōu)化，可以降低清洗次數(shù)和減少能源消耗，同時提高了蒸發(fā)器的運行效率和經(jīng)濟效益。