工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法包括建立工業(yè)鍋爐可用能平衡物理模型；建立工業(yè)鍋爐可用能經(jīng)濟(jì)平衡物理模型；建立工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命數(shù)學(xué)模型；確定工業(yè)鍋爐可用能效率隨熱負(fù)荷的變化關(guān)系；確定工業(yè)鍋爐熱負(fù)荷隨時(shí)間的變化關(guān)系；確定工業(yè)鍋爐可用能效率隨時(shí)間的變化關(guān)系；求解工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命。該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法提出了工業(yè)鍋爐可用能效率與熱負(fù)荷及運(yùn)行時(shí)間的變化關(guān)系的有效處理方法，具有簡(jiǎn)單實(shí)用，易于程序化，能準(zhǔn)確地確定出工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命，可有效地支持現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)活動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐的檢測(cè)方法，特別是涉及到一種工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方 法。 '、、

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)鍋爐是生產(chǎn)生活中重要的耗能設(shè)備，工業(yè)鍋爐投入運(yùn)行后，隨著時(shí)間的推移， 由于部件的磨損、受熱面的腐蝕結(jié)垢、保溫材料的特性變化、材料老化等多方面的原因，致 使工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的可用能（exergy，熱力系工質(zhì)的可用能，用于確定某指定狀態(tài)下所給定 能量中有可能做出有用功的部分）效率下降、維護(hù)費(fèi)用增大，系統(tǒng)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益下降。 當(dāng)工業(yè)鍋爐系統(tǒng)投入運(yùn)行后的某個(gè)時(shí)刻，已不能通過(guò)維護(hù)或維修的措施，使系統(tǒng)再運(yùn)行，該 時(shí)刻稱為系統(tǒng)的使用壽命。也就是說(shuō)，當(dāng)工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行到它的使用壽命終了時(shí),工業(yè)鍋 爐必須更新?，F(xiàn)有工業(yè)鍋爐的更新依據(jù)主要以上述系統(tǒng)的使用壽命為準(zhǔn)，這種對(duì)工業(yè)鍋爐 的更新依據(jù)，存在著如下的缺點(diǎn)或不足：①不考慮工業(yè)鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益，給國(guó)家和企業(yè)帶來(lái) 巨大的經(jīng)濟(jì)損失；②造成技術(shù)設(shè)備落后；③浪費(fèi)能源和維修資金；④不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)發(fā) 展的需要。為此我們發(fā)明了一種新的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，解決了以上技術(shù)問(wèn) 題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種可確定工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命 的檢測(cè)方法。
[0004] 本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法包 括：步驟1，建立工業(yè)鍋爐可用能平衡物理模型；步驟2,建立工業(yè)鍋爐可用能經(jīng)濟(jì)平衡物理 模型；步驟3,建立工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命數(shù)學(xué)模型；步驟4,確定工業(yè)鍋爐可用能效率隨熱負(fù) 荷的變化關(guān)系；步驟5,確定工業(yè)鍋爐熱負(fù)荷隨時(shí)間的變化關(guān)系；步驟6,確定工業(yè)鍋爐可用 能效率隨時(shí)間的變化關(guān)系；以及步驟7,求解工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命。
[0005] 本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 在步驟1中，工業(yè)鍋爐可用能平衡方程為：
[0007] exsup=exout+exl〇+exll+e xl2+exl3+exl4+exl5
[0008] 式中，exsup為工業(yè)鍋爐消耗單位燃料的輸入可用能，千焦/千克；一減為工業(yè)鍋爐 單位產(chǎn)品的輸出可用能，千焦/千克；e xlQ為工業(yè)鍋爐傳熱可用能損失，千焦/千克；An為 工業(yè)鍋爐燃燒可用能損失，千焦/千克；exl2為工業(yè)鍋爐排煙可用能損失，千焦/千克廣： 為工業(yè)鍋爐化學(xué)不完全燃燒可用能損失，千焦/千克；e xl4為工業(yè)鍋爐表面散熱可用能損 失，千焦/千克；exl5為工業(yè)鍋爐灰渣物理熱可用能損失，千焦/千克。
[0009] 在步驟2中，工業(yè)鍋爐可用能經(jīng)濟(jì)平衡方程為：
[0010] csup · Exsup+Ceq+Cm=cout · Exout
[0011] 式中，Exsup為工業(yè)鍋爐年供給可用能，千焦/年；E_t為工業(yè)鍋爐產(chǎn)品年輸出可用 能，千焦/年；csup為工業(yè)鍋爐供給可用能單價(jià)，元/千焦；c_為工業(yè)鍋爐產(chǎn)品輸出可用能 單價(jià)，元/千焦；Ceq為工業(yè)鍋爐設(shè)備初投資年折舊費(fèi)，元/年；(；為工業(yè)鍋爐設(shè)備年經(jīng)營(yíng)管 理費(fèi)，包括設(shè)備維修、材料消耗、管理費(fèi)用及分?jǐn)偟墓べY費(fèi)用，元/年。
[0012] 在步驟3中，該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命數(shù)學(xué)模型是以時(shí)間t為變量的可用能經(jīng)濟(jì)函 數(shù)，該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命數(shù)學(xué)模型為：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法 包括： 步驟1，建立工業(yè)鍋爐可用能平衡物理模型； 步驟2,建立工業(yè)鍋爐可用能經(jīng)濟(jì)平衡物理模型； 步驟3,建立工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命數(shù)學(xué)模型； 步驟4,確定工業(yè)鍋爐可用能效率隨熱負(fù)荷的變化關(guān)系； 步驟5,確定工業(yè)鍋爐熱負(fù)荷隨時(shí)間的變化關(guān)系； 步驟6,確定工業(yè)鍋爐可用能效率隨時(shí)間的變化關(guān)系；以及 步驟7,求解工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟1中， 工業(yè)鍋爐可用能平衡方程為： exsup=exout+exl0+exll +exl2+exl3+exl4+exl5 式中，exsup為工業(yè)鍋爐消耗單位燃料的輸入可用能，千焦/千克；eMUt為工業(yè)鍋爐單位 產(chǎn)品的輸出可用能，千焦/千克；θχΚΙ為工業(yè)鍋爐傳熱可用能損失，千焦/千克；exll為工業(yè) 鍋爐燃燒可用能損失，千焦/千克；e xl2為工業(yè)鍋爐排煙可用能損失，千焦/千克；exl3為工 業(yè)鍋爐化學(xué)不完全燃燒可用能損失，千焦/千克；e xl4為工業(yè)鍋爐表面散熱可用能損失，千 焦/千克；exl5為工業(yè)鍋爐灰渣物理熱可用能損失，千焦/千克。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟2中， 工業(yè)鍋爐可用能經(jīng)濟(jì)平衡方程為： γ* · "P +「 +「=γ* · ρ ^sup -^xsup ^eq ^out ^xout 式中，Exsup為工業(yè)鍋爐年供給可用能，千焦/年；民_為工業(yè)鍋爐產(chǎn)品年輸出可用能，千 焦/年；csup為工業(yè)鍋爐供給可用能單價(jià)，元/千焦；C()Ut為工業(yè)鍋爐產(chǎn)品輸出可用能單價(jià)， 元/千焦；為工業(yè)鍋爐設(shè)備初投資年折舊費(fèi)，元/年；C m為工業(yè)鍋爐設(shè)備年經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)， 包括設(shè)備維修、材料消耗、管理費(fèi)用及分?jǐn)偟墓べY費(fèi)用，元/年。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟3中， 該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命數(shù)學(xué)模型是以時(shí)間t為變量的可用能經(jīng)濟(jì)函數(shù)，該工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì) 壽命數(shù)學(xué)模型為： f(t)= ⑴―卜 r.r...,(/)..k" 當(dāng)工業(yè)鍋爐運(yùn)行了到τ時(shí)間后，工業(yè)鍋爐在該時(shí)間段內(nèi)獲得的經(jīng)濟(jì)效益為Υ(τ)，若 工業(yè)鍋爐運(yùn)行了 ％時(shí)間，工業(yè)鍋爐設(shè)備產(chǎn)生了最大的經(jīng)濟(jì)效益，則％即為工業(yè)鍋爐最佳 經(jīng)濟(jì)壽命。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟4中， 在不同負(fù)荷下，采用可用能效率正平衡測(cè)試方法，確定出一組可用能效率值，利用最小二乘 法求出該工業(yè)鍋爐可用能效率隨熱負(fù)荷的變化關(guān)系為η。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟4中， 工業(yè)鍋爐的該可用能效率正平衡測(cè)試方法具體步驟包括： (a) 運(yùn)用傳統(tǒng)的工業(yè)鍋爐的取樣方法取樣煤； (b) 運(yùn)用傳統(tǒng)的工業(yè)鍋爐的煤樣制備方法制備煤樣； (C)計(jì)量燃料； (d) 計(jì)量蒸汽鍋爐的蒸汽量； (e) 測(cè)量熱水鍋爐循環(huán)水量； (f) 測(cè)量工業(yè)鍋爐給水壓力； (g) 測(cè)量工業(yè)鍋爐蒸汽壓力； (h) 測(cè)量蒸汽鍋爐的給水溫度和出口蒸汽溫度； (i) 測(cè)量熱水鍋爐的進(jìn)水溫度和出水溫； (j) 測(cè)量入爐前的空氣溫度； (k) 測(cè)量環(huán)境溫度； (l) 測(cè)量飽和蒸汽濕度； (m) 計(jì)算工業(yè)鍋爐正平衡可用能效率；以及 (η)利用最小二乘法曲線擬合確定該工業(yè)鍋爐可用能效率隨熱負(fù)荷的變化關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟(m) 中，工業(yè)鍋爐輸入可用能計(jì)算公式為： exsup=exf+exwl+exrx +exzy 式中，exsup為工業(yè)鍋爐的輸入可用能，單位為kj/kg ;exf為入爐的燃料可用能，單位為 kj/kg ;exwl為加熱燃料或外來(lái)的熱量可用能，單位為kj/kg ;eXM為燃料的物理熱可用能，單 位為kj/kg ;exzy為自用蒸汽帶入的熱量可用能，單位為kj/kg ; 蒸汽鍋爐可用能效率正平衡計(jì)算公式為： rj _ 〇 _ 71 / V _ v \ -nv-- %x=-IT-x 100% Bexmp 式中，為蒸汽鍋爐的正平衡可用能效率，％ ;HS為蒸汽鍋爐輸出蒸汽可用能，kj/h ; Hw為蒸汽鍋爐給水可用能，kj/h ;Ss為蒸汽鍋爐輸出蒸汽熵，kX/(h ·Κ) ;SW為蒸汽鍋爐 給水熵，kX/(h · K) ;B為蒸汽鍋爐的燃料消耗量，kg/h 為環(huán)境溫度，K ; 熱水鍋爐可用能效率正平衡計(jì)算公式為： Hw2-Hwl-Tq( Sw2-Swl) --- ,vsup 式中，Hwl為熱水鍋爐給水可用能，kj/h ;Hw2為熱水鍋爐出水可用能，kj/h ;Swl為熱水鍋 爐給水熵，kX/(h · K) ;Sw2為熱水鍋爐出水熵，kX/(h · K)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟5中， 利用工業(yè)鍋爐運(yùn)行的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合出該工業(yè)鍋爐熱負(fù)荷隨時(shí)間的變化 關(guān)系為X=f 2 (t)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟6中， 利用工業(yè)鍋爐運(yùn)行的歷史統(tǒng)計(jì)或測(cè)試數(shù)據(jù)，用半對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)處理和一元線性回歸分析確定該 工業(yè)鍋爐可用能效率隨時(shí)間的變化關(guān)系為iU x=f3(t)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的工業(yè)鍋爐熱經(jīng)濟(jì)壽命的檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟7中， 確定該工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命的求解關(guān)系式為： Υ(/)= 'βΣ?："ηι(〇·/4(χ, nj-- Ecsup(/)./5(ι,，?")-(:(/)-cj〇￥f ； 采用試算法求解該工業(yè)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)壽命。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104298842SQ201310302769
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】鄧壽祿, 王強(qiáng), 王貴生, 趙志寶, 馮國(guó)棟, 楊國(guó)芳, 周亮, 許濤, 楊秀麗, 鄭煒博, 胡曉峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心