工业锅炉热经济寿命的检测方法
【专利摘要】本发明提供一种工业锅炉热经济寿命的检测方法，该工业锅炉热经济寿命的检测方法包括建立工业锅炉可用能平衡物理模型；建立工业锅炉可用能经济平衡物理模型；建立工业锅炉热经济寿命数学模型；确定工业锅炉可用能效率随热负荷的变化关系；确定工业锅炉热负荷随时间的变化关系；确定工业锅炉可用能效率随时间的变化关系；求解工业锅炉的热经济寿命。该工业锅炉热经济寿命的检测方法提出了工业锅炉可用能效率与热负荷及运行时间的变化关系的有效处理方法，具有简单实用，易于程序化，能准确地确定出工业锅炉的热经济寿命，可有效地支持现场生产活动的优点。
【专利说明】工业锅炉热经济寿命的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锅炉的检测方法，特别是涉及到一种工业锅炉热经济寿命的检测方 法。 '、、
【背景技术】
[0002]工业锅炉是生产生活中重要的耗能设备，工业锅炉投入运行后，随着时间的推移， 由于部件的磨损、受热面的腐蚀结垢、保温材料的特性变化、材料老化等多方面的原因，致 使工业锅炉系统的可用能（exergy，热力系工质的可用能，用于确定某指定状态下所给定 能量中有可能做出有用功的部分）效率下降、维护费用增大，系统所带来的经济效益下降。 当工业锅炉系统投入运行后的某个时刻，已不能通过维护或维修的措施，使系统再运行，该 时刻称为系统的使用寿命。也就是说，当工业锅炉系统运行到它的使用寿命终了时,工业锅 炉必须更新。现有工业锅炉的更新依据主要以上述系统的使用寿命为准，这种对工业锅炉 的更新依据，存在着如下的缺点或不足：①不考虑工业锅炉的经济效益，给国家和企业带来 巨大的经济损失；②造成技术设备落后；③浪费能源和维修资金；④不能适应现代企业发 展的需要。为此我们发明了一种新的工业锅炉热经济寿命的检测方法，解决了以上技术问 题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种可确定工业锅炉的热经济寿命的工业锅炉热经济寿命 的检测方法。
[0004] 本发明的目的可通过如下技术措施来实现：该工业锅炉热经济寿命的检测方法包 括：步骤1，建立工业锅炉可用能平衡物理模型；步骤2,建立工业锅炉可用能经济平衡物理 模型；步骤3,建立工业锅炉热经济寿命数学模型；步骤4,确定工业锅炉可用能效率随热负 荷的变化关系；步骤5,确定工业锅炉热负荷随时间的变化关系；步骤6,确定工业锅炉可用 能效率随时间的变化关系；以及步骤7,求解工业锅炉的热经济寿命。
[0005] 本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
[0006] 在步骤1中，工业锅炉可用能平衡方程为：
[0007] exsup=exout+exl〇+exll+e xl2+exl3+exl4+exl5
[0008] 式中，exsup为工业锅炉消耗单位燃料的输入可用能，千焦/千克；一減为工业锅炉 单位产品的输出可用能，千焦/千克；e xlQ为工业锅炉传热可用能损失，千焦/千克；An为 工业锅炉燃烧可用能损失，千焦/千克；exl2为工业锅炉排烟可用能损失，千焦/千克广： 为工业锅炉化学不完全燃烧可用能损失，千焦/千克；e xl4为工业锅炉表面散热可用能损 失，千焦/千克；exl5为工业锅炉灰渣物理热可用能损失，千焦/千克。
[0009] 在步骤2中，工业锅炉可用能经济平衡方程为：
[0010] csup · Exsup+Ceq+Cm=cout · Exout
[0011] 式中，Exsup为工业锅炉年供给可用能，千焦/年；E_t为工业锅炉产品年输出可用 能，千焦/年；csup为工业锅炉供给可用能单价，元/千焦；c_为工业锅炉产品输出可用能 单价，元/千焦；Ceq为工业锅炉设备初投资年折旧费，元/年；(；为工业锅炉设备年经营管 理费，包括设备维修、材料消耗、管理费用及分摊的工资费用，元/年。
[0012] 在步骤3中，该工业锅炉热经济寿命数学模型是以时间t为变量的可用能经济函 数，该工业锅炉热经济寿命数学模型为：
[0013]
【权利要求】
1. 工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，该工业锅炉热经济寿命的检测方法 包括： 步骤1，建立工业锅炉可用能平衡物理模型； 步骤2,建立工业锅炉可用能经济平衡物理模型； 步骤3,建立工业锅炉热经济寿命数学模型； 步骤4,确定工业锅炉可用能效率随热负荷的变化关系； 步骤5,确定工业锅炉热负荷随时间的变化关系； 步骤6,确定工业锅炉可用能效率随时间的变化关系；以及 步骤7,求解工业锅炉的热经济寿命。
2. 根据权利要求1所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤1中， 工业锅炉可用能平衡方程为： exsup=exout+exl0+exll +exl2+exl3+exl4+exl5 式中，exsup为工业锅炉消耗单位燃料的输入可用能，千焦/千克；eMUt为工业锅炉单位 产品的输出可用能，千焦/千克；θχΚΙ为工业锅炉传热可用能损失，千焦/千克；exll为工业 锅炉燃烧可用能损失，千焦/千克；e xl2为工业锅炉排烟可用能损失，千焦/千克；exl3为工 业锅炉化学不完全燃烧可用能损失，千焦/千克；e xl4为工业锅炉表面散热可用能损失，千 焦/千克；exl5为工业锅炉灰渣物理热可用能损失，千焦/千克。
3. 根据权利要求2所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤2中， 工业锅炉可用能经济平衡方程为： γ* · "P +「 +「=γ* · ρ ^sup -^xsup ^eq ^out ^xout 式中，Exsup为工业锅炉年供给可用能，千焦/年；民_为工业锅炉产品年输出可用能，千 焦/年；csup为工业锅炉供给可用能单价，元/千焦；C()Ut为工业锅炉产品输出可用能单价， 元/千焦；为工业锅炉设备初投资年折旧费，元/年；C m为工业锅炉设备年经营管理费， 包括设备维修、材料消耗、管理费用及分摊的工资费用，元/年。
4. 根据权利要求3所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤3中， 该工业锅炉热经济寿命数学模型是以时间t为变量的可用能经济函数，该工业锅炉热经济 寿命数学模型为： f(t)= ⑴―卜 r.r...,(/)..k" 当工业锅炉运行了到τ时间后，工业锅炉在该时间段内获得的经济效益为Υ(τ)，若 工业锅炉运行了 ％时间，工业锅炉设备产生了最大的经济效益，则％即为工业锅炉最佳 经济寿命。
5. 根据权利要求4所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤4中， 在不同负荷下，采用可用能效率正平衡测试方法，确定出一组可用能效率值，利用最小二乘 法求出该工业锅炉可用能效率随热负荷的变化关系为η。
6. 根据权利要求5所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤4中， 工业锅炉的该可用能效率正平衡测试方法具体步骤包括： (a) 运用传统的工业锅炉的取样方法取样煤； (b) 运用传统的工业锅炉的煤样制备方法制备煤样； (C)计量燃料； (d) 计量蒸汽锅炉的蒸汽量； (e) 测量热水锅炉循环水量； (f) 测量工业锅炉给水压力； (g) 测量工业锅炉蒸汽压力； (h) 测量蒸汽锅炉的给水温度和出口蒸汽温度； (i) 测量热水锅炉的进水温度和出水温； (j) 测量入炉前的空气温度； (k) 测量环境温度； (l) 测量饱和蒸汽湿度； (m) 计算工业锅炉正平衡可用能效率；以及 (η)利用最小二乘法曲线拟合确定该工业锅炉可用能效率随热负荷的变化关系。
7. 根据权利要求6所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤(m) 中，工业锅炉输入可用能计算公式为： exsup=exf+exwl+exrx +exzy 式中，exsup为工业锅炉的输入可用能，单位为kj/kg ;exf为入炉的燃料可用能，单位为 kj/kg ;exwl为加热燃料或外来的热量可用能，单位为kj/kg ;eXM为燃料的物理热可用能，单 位为kj/kg ;exzy为自用蒸汽带入的热量可用能，单位为kj/kg ; 蒸汽锅炉可用能效率正平衡计算公式为： rj _ 〇 _ 71 / V _ v \ -nv-- %x=-IT-x 100% Bexmp 式中，为蒸汽锅炉的正平衡可用能效率，％ ;HS为蒸汽锅炉输出蒸汽可用能，kj/h ; Hw为蒸汽锅炉给水可用能，kj/h ;Ss为蒸汽锅炉输出蒸汽熵，kX/(h ·Κ) ;SW为蒸汽锅炉 给水熵，kX/(h · K) ;B为蒸汽锅炉的燃料消耗量，kg/h 为环境温度，K ; 热水锅炉可用能效率正平衡计算公式为： Hw2-Hwl-Tq( Sw2-Swl) --- ,vsup 式中，Hwl为热水锅炉给水可用能，kj/h ;Hw2为热水锅炉出水可用能，kj/h ;Swl为热水锅 炉给水熵，kX/(h · K) ;Sw2为热水锅炉出水熵，kX/(h · K)。
8. 根据权利要求5所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤5中， 利用工业锅炉运行的历史统计数据，用最小二乘法拟合出该工业锅炉热负荷随时间的变化 关系为X=f 2 (t)。
9. 根据权利要求8所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤6中， 利用工业锅炉运行的历史统计或测试数据，用半对数数据处理和一元线性回归分析确定该 工业锅炉可用能效率随时间的变化关系为iU x=f3(t)。
10. 根据权利要求9所述的工业锅炉热经济寿命的检测方法，其特征在于，在步骤7中， 确定该工业锅炉的热经济寿命的求解关系式为： Υ(/)= 'βΣ?："ηι(〇·/4(χ, nj-- Ecsup(/)./5(ι,，?")-(:(/)-cj〇￥f ； 采用试算法求解该工业锅炉的热经济寿命。
【文档编号】G06F19/00GK104298842SQ201310302769
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】邓寿禄, 王强, 王贵生, 赵志宝, 冯国栋, 杨国芳, 周亮, 许涛, 杨秀丽, 郑炜博, 胡晓峰 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心