一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，其包括以下步骤：步骤1、存储相互关联和相互调用的监测数据、标准数据和参考数据；步骤2、基于所述监测数据和参考数据，计算热损失、空气过量系数和锅炉系统热效率；步骤3、将所述锅炉系统热效率、空气过量系数以及监测数据中的炉渣成份含量、炉体表面温度、排烟温度和烟气成分与所述标准数据进行对比分析，获得所述锅炉系统的节能潜力；步骤4、依据所述节能潜力的结果，自动生成锅炉系统节能潜力分析文档，并制定节能措施和针对节能措施对锅炉系统中的能耗设备进行调整生成节能方案。本发明专利技术有助于提高耗能企业的经济效益、能源应用效率监测和检测，为国家节能减排做贡献。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锅炉能耗诊断领域，尤其涉及的是智能化诊断和潜力分析的方法和系统。
技术介绍
在全球能源安全和气候变暖形势日益严峻的情况下，迫切要求实施高效、低污染和低排放的技术经济模式。近年来，我国能源利用量大幅增加，尽管新能源技术开发使煤炭比例有所减低，但在未来相当长的一段时间内，以煤炭为主的能源结构不会发生根本性改变。2010年，中国工业锅炉总耗煤量约6亿吨，占中国煤炭消耗总量的1/5，多数工业锅炉的实际运行效率约只有70％左右，只有极少量锅炉的效率能够达到80％，能源利用率低，能耗大。排烟热损失是燃煤锅炉各项热损失中最大的一项，降低排烟温度、回收烟气余热是提高锅炉效率的最直接和最有效的途径。一般地，锅炉的排烟温度每降低15℃～20℃，锅炉效率可提高1％。由此可见，中国工业锅炉存在着很大的节能潜力和节能空间。通过技术查新报告显示，目前现有技术大多是通过对锅炉结构的改进，如增加省煤器、改进换热盘管等，达到提高锅炉效率的目的，而针对工业锅炉系统能耗诊断及节能潜力分析的方法则没有相关报道。
技术实现思路
针对现有技术中只对锅炉结构本身进行效率改进的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种锅炉系统能耗智能化诊断和节能潜力分析方法，该方法通过对锅炉系统能耗诊断工具和潜力分析，提出相应的节能方案，有助于提高耗能企业的经济效益、能源应用效率监测和检测，达到节能减排的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，其包括以下步骤：步骤1、存储相互关联和相互调用的监测数据、标准数据和参考数据；其中，所述监测数据为通过分项计量和监测工具采集锅炉系统测试点的数据，所述标
准数据由国家规定的锅炉能效指标数据整理而成，所述参考数据为与所述锅炉系统能耗相关的气象以及燃料分析参数；步骤2、基于所述监测数据和参考数据，计算热损失、空气过量系数和锅炉系统热效率；步骤3、将所述锅炉系统热效率、空气过量系数以及监测数据中的炉渣成份含量、炉体表面温度、排烟温度和烟气成分与所述标准数据进行对比分析，获得所述锅炉系统的节能潜力；步骤4、依据所述节能潜力的结果，自动生成锅炉系统节能潜力分析文档，并制定节能措施和针对节能措施对锅炉系统中的能耗设备进行调整生成节能方案。所述锅炉系统包括给水泵、锅炉给水进口、第一换热器、锅筒、锅炉蒸汽/热水出口、鼓风机、燃烧机进风口、第二换热器、燃烧机、锅炉燃料、燃烧机燃料进口、燃烧机烟气出口、锅炉烟气出口、烟囱、锅炉炉渣出口，锅炉用水通过给水泵进入锅炉给水进口形成锅炉给水，锅炉给水通过第一换热器进入锅筒，锅筒内的水通过燃烧机加热，产生蒸汽或热水，送至锅炉蒸汽/热水出口供用户使用；室外空气通过鼓风机进入燃烧机进风口形成锅炉空气，锅炉空气通过第二换热器进入燃烧机，锅炉燃料通过燃烧机燃料进口进入燃烧机，室外空气和燃料在燃烧机内充分燃烧，燃烧后的炉渣通过锅炉炉渣出口排出，燃烧机排放的烟气通过燃烧机烟气出口，首先进入第二换热器与锅炉空气进行热交换，其次进入第一换热器与锅炉给水进行热交换，再次进入锅炉烟气出口，最后进入烟囱排出。所述热损失包括排烟热损失q2、气体未完全燃烧热损失q3、固体未完全燃烧热损失q4、锅炉散热损失q5和灰渣物理热损失q6；其中：排烟热损失q2是由于锅炉系统排烟带走的热量所造成的损失，计算如下： q 2 = ( x + y α py ) ( t py - t lk 100 ) ( 1 - q 4 100 ) - - - ( 1 ) ]]>其中，x、y为燃料计算系数，根据燃料种类进行选取；αpy为空气过量系数，tpy，tlk为监测数据中的锅炉烟气出口处的排烟温度和鼓风机处入炉空气温度；为修正系数；气体未完全燃烧热损失q3是由于可燃气体未燃烧放热就随烟气离开锅炉系
统而造成的热损失，与锅炉烟气出口处排烟中一氧化碳的浓度有关：当所述一氧化碳的浓度小于等于0.05％或者500ppm时，q3＝0.2；当所述一氧化碳的浓度大于0.05％且小于等于0.1％、或者大于500ppm且小于等于1000ppm时，q3＝0.5；当所述一氧化碳的浓度大于0.1％或者1000ppm时，q3＝1；所述一氧化碳的浓度通过锅炉烟气出口处排出的烟气化验分析所得；固体未完全燃烧热损失q4针对燃煤锅炉系统，燃料中未燃烧或未燃尽碳造成的热损失，计算如下： q 4 = 328.66 × A ar Q net , v , ar × ( α fh C fh 100 - C fh + α lm C lm 100 - C lm + α lz C lz 100 - C lz ) - - - ( 2 ) ]]>其中，Aar为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、存储相互关联和相互调用的监测数据(17)、标准数据(18)和参考数据(19)；其中，所述监测数据(17)为通过分项计量和监测工具(16)采集锅炉系统测试点的数据，所述标准数据(18)由国家规定的锅炉能效指标数据整理而成，所述参考数据(19)为与所述锅炉系统能耗相关的气象以及燃料分析参数；步骤2、基于所述监测数据(17)和参考数据(19)，计算热损失、空气过量系数和锅炉系统热效率；步骤3、将所述锅炉系统热效率、空气过量系数以及监测数据(17)中的炉渣成份含量、炉体表面温度、排烟温度和烟气成分与所述标准数据(18)进行对比分析，获得所述锅炉系统的节能潜力；步骤4、依据所述节能潜力的结果，自动生成锅炉系统节能潜力分析文档，并制定节能措施和针对节能措施对锅炉系统中的能耗设备进行调整生成节能方案。

【技术特征摘要】
1.一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、存储相互关联和相互调用的监测数据(17)、标准数据(18)和参考数据(19)；其中，所述监测数据(17)为通过分项计量和监测工具(16)采集锅炉系统测试点的数据，所述标准数据(18)由国家规定的锅炉能效指标数据整理而成，所述参考数据(19)为与所述锅炉系统能耗相关的气象以及燃料分析参数；步骤2、基于所述监测数据(17)和参考数据(19)，计算热损失、空气过量系数和锅炉系统热效率；步骤3、将所述锅炉系统热效率、空气过量系数以及监测数据(17)中的炉渣成份含量、炉体表面温度、排烟温度和烟气成分与所述标准数据(18)进行对比分析，获得所述锅炉系统的节能潜力；步骤4、依据所述节能潜力的结果，自动生成锅炉系统节能潜力分析文档，并制定节能措施和针对节能措施对锅炉系统中的能耗设备进行调整生成节能方案。2.根据权利要求1所述的锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，其特征在于，所述锅炉系统包括给水泵(1)、锅炉给水进口(2)、第一换热器(3)、锅筒(4)、锅炉蒸汽/热水出口(5)、鼓风机(6)、燃烧机进风口(7)、第二换热器(8)、燃烧机(9)、锅炉燃料(10)、燃烧机燃料进口(11)、燃烧机烟气出口(12)、锅炉烟气出口(13)、烟囱(14)、锅炉炉渣出口(15)，锅炉用水通过给水泵(1)进入锅炉给水进口(2)形成锅炉给水，锅炉给水通过第一换热器(3)进入锅筒(4)，锅筒内的水通过燃烧机(9)加热，产生蒸汽或热水，送至锅炉蒸汽/热水出口(5)供用户使用；室外空气通过鼓风机(6)进入燃烧机进风口(7)形成锅炉空气，锅炉空气通过第二换热器(8)进入燃烧机(9)，锅炉燃料(10)通过燃烧机燃料进口(11)进入燃烧机(9)，室外空气和燃料在燃烧机(9)内充分燃烧，燃烧后的炉渣通过锅炉炉渣出口(15)排出，燃烧机排放的烟气通过燃烧机烟气出口(12)，首先进入第二换热器(8)与锅炉空气进行热交换，其次进入第一换热器(3)与锅炉给水进行热交换，再次进入锅炉烟气出口(13)，最后进入烟囱(14)排出。3.根据权利要求2所述的一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，
\t其特征在于，所述热损失包括排烟热损失q2、气体未完全燃烧热损失q3、固体未完全燃烧热损失q4、锅炉散热损失q5和灰渣物理热损失q6；其中：排烟热损失q2是由于锅炉系统排烟带走的热量所造成的损失，计算如下： q 2 = ( x + yα py ) ( t py - t lk 100 ) ( 1 - q 4 100 ) - - - ( 1 ) ]]>其中，x、y为燃料计算系数，根据燃料种类进行选取；αpy为空气过量系数，tpy，tlk分别为监测数据中的锅炉烟气出口处的排烟温度和锅炉空气进口处入炉空气温度；为修正系数；气体未完全燃烧热损失q3是由于可燃气体未燃烧放热就随烟气离开锅炉系统而造成的热损失，与锅炉烟气出口处排烟中一氧化碳的浓度有关：当所述一氧化碳的浓度小于等于0.05％或者500ppm时，q3＝0.2；当所述一氧化碳的浓度大于0.05％且小于等于0.1％、或者大于500ppm且小于等于1000ppm时，q3＝0.5；当所述一氧化碳的浓度大于0.1％或者1000ppm时，q3＝1；所述一氧化碳的浓度通过锅炉烟气出口处排出的烟气化验分析所得；固体未完全燃烧热损失q4针对燃煤锅炉系统，燃料中未燃烧或未燃尽碳造成的热损失，计算如下： q 4 = 328.66 × A ar Q met , v , ar × ( α fh C fh 100 - C fh + α lm C lm 100 - C lm + α lz C lz 100 - C lz ) - - - ( 2 ) ]]>其中，Aar为燃料收到基灰分，通过燃料分析得到；Qnet，v，ar为燃料收到基低位发热量，通过燃料分析得到；Cfh为飞灰可燃物含量，通过锅炉烟气出口处排出的烟气化验分析得到；Clm为漏煤可燃物含量，通过炉排缝隙碳颗粒化验得到，只存在于层燃炉中；Clz为炉渣可燃物含量，通过锅炉炉渣出口得到的炉渣化验得到；αfh、αlm、αlz分别为飞灰、漏煤、炉渣含灰量占入锅炉燃料总量的重量百分比，αfh+αlm+αlz＝100；锅炉散热损失q5是由于锅炉本体及锅炉内各种管道、附件的温度高于环境温度而散失的热量： q 5 = 1670 F B Q r × 100 % - - - ( 3 ) ]]>其中，F为锅炉散热表面积，由参考数据获得；对于燃油和燃气锅炉而言，B为监测数据中的燃料耗量；Qr为监测数据中的输入热量；对于电锅炉：BQr＝3600N (4)N为耗电量，通过电锅炉中电压和电流的监测数据计算获得；灰渣物理热损失q6只计算炉渣的物理热损失，飞灰、漏煤的物理热损失不计，计算公式如下： q 6 = α lz A ar ( ct ) lz Q net , v , ar ( 100 - C lz ) × 100 % - - - ( 5 ) ]]>c为炉渣比热容；t为炉渣温度；锅炉系统热效率η通过锅炉系统反平衡热效率计算获得：η＝1-q2-q3-q4-q5-q6 (6)。4.根据权利要求3所述的一种锅炉系统能耗智能化诊断及潜力分析方法，其特征在于，所述空气过量系数αpy的计算为：当燃料为煤或油时： α py = 21 21 - 79 O 2 ′ - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆超，邱泽晶，马志同，马伟斌，郑鑫，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，南瑞武汉电气设备与工程能效测评中心，国网湖北省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：广东;44