一种烟气-空气工质管式空气预热器能效确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种烟气

【技术实现步骤摘要】
一种烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及空气预热器
，特别涉及一种烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法及系统
。

技术介绍

[0002]空气预热器是锅炉系统中余热利用的换热装置，通过锅炉尾部烟道中出口烟气来加热低温进口空气，可以提高系统的整体能量利用率
。
立式管式空气预热器中烟气沿管内自上而下纵向流动，空气在管外横向掠过光管束交叉流动进行换热，具有结构简单
、
制造安装方便
、
漏风量小等优点，被广泛应用于工业锅炉系统中
。
然而，受制于能效评价方法的缺失，国内各厂家管式空气预热器设计和检测标准不一，造成该设备综合能效差距较大，导致能源浪费问题
。
[0003]换热器的能效指标
(EEI
，
Energy Efficiency Index)
的制定一般基于热力学第一定律和热力学第二定律两方面
。
前者可以包括效能
、
单位泵功的换热量
、
单位泵功换热系数等方法，这些评价方法具有物理概念清晰和计算简单等优势
。
后者利用熵
、
的方法，来评估换热过程中的不可逆损失
。
值得注意的是，与换热器强化的评价方法不同，能效指标的对比通常面临不同结构
、
不同工况
、
大小差别迥异的换热设备，在这种情况下采用等泵功
、
等流量
、
等换热量或等换热面积下的对比是不现实的
。
[0004]相较于传统间壁式换热器，空气预热器作为锅炉系统的一部分，通常受到积灰
、
漏风等因素的影响，采用通用的间壁式换热器的能效标准很难反映这部分特征，因此亟待提出针对管式空气预热器的能效定量评价方法，指导市场上的管式空气预热器的设计与评价
。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法及系统，用以根据管式空气预热器的物性参数
、
结构参数和运行参数进行管式空气预热器能效分析，为管式空气预热器的性能对比
、
分级和设计优化提供指导
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法，包括：
[0008]获取管式空气预热器的物性参数
、
结构参数和运行参数；所述物性参数包括：空气定压比热容
、
烟气定压比热容以及空气密度；所述结构参数包括空气进口面积；所述运行参数包括：空气进口温度
、
空气出口温度
、
烟气进口温度
、
烟气出口温度
、
空气进出口压降
、
烟气进口过量空气系数
、
烟气出口过量空气系数以及空气进口流速；
[0009]根据所述烟气进口过量空气系数和所述烟气出口过量空气系数计算所述管式空气预热器的漏风率；
[0010]根据所述空气定压比热容
、
所述烟气定压比热容
、
所述空气进口温度和所述漏风率修正所述管式空气预热器无漏风时的烟气出口温度；
[0011]根据所述空气进口流速
、
所述空气进口面积
、
所述空气密度
、
所述空气定压比热容
、
所述烟气进口温度
、
所述烟气出口温度
、
修正后的烟气出口温度
、
所述空气进口温度和所述空气出口温度，计算所述管式空气预热器的实际有效换热量；
[0012]根据烟气进口与空气出口温差以及烟气出口与空气进口温差计算对数平均温差；
[0013]根据所述空气进出口压降
、
所述实际有效换热量和所述对数平均温差计算所述管式空气预热器的能效指标；
[0014]根据所述能效指标确定所述管式空气预热器的能效等级
。
[0015]可选地，所述漏风率的计算公式如下：
[0016][0017]其中，
A
L
为管式空气预热器的漏风率，
α
in
为烟气进口过量空气系数，
α
out
为所述烟气出口过量空气系数
。
[0018]可选地，所述修正后的烟气出口温度的计算公式如下：
[0019][0020]其中，
T
fg,nl,out
为修正后的烟气出口温度，
A
L
为管式空气预热器的漏风率，
C
p,a
为空气定压比热容，
C
p,fg
为烟气定压比热容，
T
a,in
为空气进口温度，
T
fg,out
为烟气出口温度
。
[0021]可选地，所述实际有效换热量的计算公式如下：
[0022][0023]其中，
Q
a,ae
为管式空气预热器的实际有效换热量，
u
a,in
为空气进口流速
、A
a,in
为空气进口面积
、
ρ
a
为空气密度，
C
p,a
为空气定压比热容，
T
fg,in
为烟气进口温度，
T
fg,out
为烟气出口温度，
T
fg,nl,out
为修正后的烟气出口温度，
T
a,in
为空气进口温度，
T
a,out
为空气出口温度
。
[0024]可选地，所述对数平均温差的计算公式如下：
[0025][0026]其中，
Δ
T
m
为对数平均温差，
Δ
T
max
为烟气进口和空气出口温差与烟气出口和空气进口温差两者间的最大值，
Δ
T
min
为烟气进口和空气出口温差与烟气出口和空气进口温差两者间的最小值
。
[0027]可选地，所述能效指标的计算公式如下：
[0028][0029]其中，
EEI
为能效指标，
Q
a,ae
为实际有效换热量，
Δ
T
m
为对数平均温差，
Δ
p
为空气进出口压降，
n
＝
0.581。
[0030]可选地，根据所述能效指标确定所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法，其特征在于，包括：获取管式空气预热器的物性参数
、
结构参数和运行参数；所述物性参数包括：空气定压比热容
、
烟气定压比热容以及空气密度；所述结构参数包括空气进口面积；所述运行参数包括：空气进口温度
、
空气出口温度
、
烟气进口温度
、
烟气出口温度
、
空气进出口压降
、
烟气进口过量空气系数
、
烟气出口过量空气系数以及空气进口流速；根据所述烟气进口过量空气系数和所述烟气出口过量空气系数计算所述管式空气预热器的漏风率；根据所述空气定压比热容
、
所述烟气定压比热容
、
所述空气进口温度和所述漏风率修正所述管式空气预热器无漏风时的烟气出口温度；根据所述空气进口流速
、
所述空气进口面积
、
所述空气密度
、
所述空气定压比热容
、
所述烟气进口温度
、
所述烟气出口温度
、
修正后的烟气出口温度
、
所述空气进口温度和所述空气出口温度，计算所述管式空气预热器的实际有效换热量；根据烟气进口与空气出口温差以及烟气出口与空气进口温差计算对数平均温差；根据所述空气进出口压降
、
所述实际有效换热量和所述对数平均温差计算所述管式空气预热器的能效指标；根据所述能效指标确定所述管式空气预热器的能效等级
。2.
根据权利要求1所述的烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法，其特征在于，所述漏风率的计算公式如下：其中，
A
L
为管式空气预热器的漏风率，
α
in
为烟气进口过量空气系数，
α
out
为所述烟气出口过量空气系数
。3.
根据权利要求1所述的烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法，其特征在于，所述修正后的烟气出口温度的计算公式如下：其中，
T
fg,nl,out
为修正后的烟气出口温度，
A
L
为管式空气预热器的漏风率，
C
p,a
为空气定压比热容，
C
p,fg
为烟气定压比热容，
T
a,in
为空气进口温度，
T
fg,out
为烟气出口温度
。4.
根据权利要求1所述的烟气
‑
空气工质管式空气预热器能效确定方法，其特征在于，所述实际有效换热量的计算公式如下：其中，
Q
a,ae
为管式空气预热器的实际有效换热量，
u
a,in
为空气进口流速
、A
a,in
为空气进口面积
、
ρ
a
为空气密度，
C
p,a
为空气定压比热容，
T
fg,in
为烟气进口温度，
T
fg,out
为烟气出口温度，
T
fg,nl,out
为修正后的烟气出口温度，
T
a,in

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪敏，王宁，屈治国，于吉明，齐国利，管坚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：