[發明專利]管式空氣預熱器能效的定量評價方法

有效

• 申請號: 202011324698.4
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112539946B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 屈治國;王寧;劉雪敏;管堅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;F23L15/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

公開了一種管式空氣預熱器能效的定量評價方法，方法包括：獲取管式空氣預熱器的結構參數、物性參數、運行參數，計算管式空氣預熱器的漏風系數；通過所述漏風系數對無漏風時的出口煙氣溫度進行修正；通過漏風系數和修正后的無漏風時的煙氣出口溫度計算煙氣側實際有效換熱和空氣側實際有效換熱；計算所述管式空氣預熱器的能效指標EEI；能效等級劃分，當能效指標EEI≥c時為高能效等級，當能效指標c＞EEI≥b時為中等能效水平等級，當能效指標b＞EEI≥a時為較低能效水平等級，當能效指標EEI＜a時為低能效水平，其中，a、b和c為常數。

技術領域

本發明屬于間壁式換熱器及能效評價領域，特別是一種管式空氣預熱器能效的定量評價方法。

背景技術

能源清潔轉化和高效利用是經濟社會發展的必然要求。換熱器作為能源利用系統中的重要組成部分，通常占用系統總成本的30％-40％。另一方面，能源利用系統總效率與換熱器的能量效率息息相關。因此，對換熱器進行能效評價，劃分能效等級并針對性設計優化在能源利用的健康發展和節能減排等方面具有重要意義。

換熱器的種類繁多，根據換熱方式可分為間壁式，混合式及蓄熱式三種。間壁式換熱器中冷熱流體由壁面分隔進行換熱，是應用最廣泛的換熱器類型。管式空氣預熱器是一種利用煙氣余熱的典型間壁式換熱器。在鍋爐中，空氣被管式空氣預熱器另一側的煙氣加熱后進入爐膛，可使爐膛溫度相應提高，改善或強化爐內燃燒，在滿足相同蒸發吸熱量的條件下，有效減少水冷壁受熱面，熱空氣還可作為制粉系統中的干燥劑。另外，管式空氣預熱器可降低排煙溫度，減少排煙熱損失，特別是對于現代大型鍋爐，給水溫度較高，僅采用省煤器后煙氣的排煙溫度仍然很高。綜上所述，管式空氣預熱器對于提高系統能量利用率、優化運行水平具有重要意義。

能效指標(Energy Efficiency Index，EEI)反映了耗能設備的能源利用效率。不同換熱器的能效指標可歸納為基于熱力學第一和第二定律進行評價兩方面。熱力學第一定律根據能量守恒，通常利用換熱器的換熱量和泵功消耗進行評價，如換熱器的效能ε(ε＝|T_out-T_in|_max/(T_h，in-T_c，in)，分母為換熱器中可能發生的最大溫差，分子為冷流體或熱流體在換熱器中實際溫差中的大者)，Q/N方法(Q為換熱量，N為消耗泵功率)等。熱力學第二定律則是通過分析換熱器中熵、的轉化、傳遞、利用和損失情況進行評價。

目前國內外針對管式空氣預熱器的能效評價研究較少，一般將管式空氣預熱器視為管殼式換熱器進行評價，這種評價方法未能反映空氣預熱器特有的漏風因素(由于磨損和壓差)造成的無效換熱。現有的換熱器常常在多約束條件下進行評價，如等流量，等泵功及等換熱量方面，但管式空氣預熱器作為鍋爐系統中的一部分采用這種方法顯然是不合適的。另外，多數評價指標僅能從物性變化和能量傳遞的角度進行評價，未能綜合考慮管式空氣預熱器設計和經濟等方面的參數，并根據不同地域和時期因素針對性地進行能效評價和等級劃分。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種管式空氣預熱器能效的定量評價方法，綜合考慮了管式空氣預熱器的有效換熱效率，保溫效率，單位泵功下的換熱能力，緊湊度以及鋼材消耗等因素。通過調整權重因子，可反映不同地區和時期對能源與資源兩方面的不同重視程度，綜合評價管式空氣預熱器的能效并劃分等級。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現，一種管式空氣預熱器能效的定量評價方法包括以下步驟：

第一步驟：獲取管式空氣預熱器的結構參數，所述結構參數包括管式空氣預熱器的質量m_a、體積V_a、管式空氣預熱器消耗鋼材的質量m_a，s、鍋爐系統整體消耗鋼材質量m_t，s；