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减少冷热介质输送过程中的能量散失,不仅是维持设备生产和运行的要求,也是单位GDP降耗的一个重要方面,特别是高能损失率的高温和深冷管线。管线外绝热工程的节能关键在于绝热材料选择的合理性和绝热层厚度设计的经济性,其合理性和经济性与能价和绝热结构综合造价密切相关的。能价总是随着能源价格波动,而设计人员往往采用经验的能量价格,这显然是不合理的。即便是依照绝热规范的计算能价,那也是不科学的,因为该计算方法是热力学第一定律为依据,该能价只能反映能量的数量,并不能反映能量的品质。
论文从能量的数量和品质出发研究能量的科学计价法,首先对能量转换环节进行火用经济学分析,提出锅炉或加热设备单元的转换输出热火用价计算模型和制冷机组的转换输出冷,拥价的计算模型;并运用VB工具开发转换输出火用的火用价计算平台。火用价可通过能级系数转化为能量价格。最后通过CFB燃煤炉的转换输出热火用价以及制冷机组转换输出冷火用价的实例计算,得到如下结论:不同温位的能量价值不同,可运用火用经济学建立火用价计算模型,通过能级系数的关联以科学计算能量价格。
除开火用价的计算,管线外的绝热层优化设计还涉及环境参数、绝热材料物性和绝热结构价格等众多参数。为了实现绝热层经济优化设计的工程应用,论文在探讨管道外绝热结构综合造价和绝热层经济厚度和表面温度法厚度计算的基础上,建立了管线外绝热层优化设计的模型;运用VB工具开发了管线外绝热层优化设计辅助决策平台(以下简称:绝热层优化平台)。将火用价计算平台和管线外绝热层优化设计辅助决策平台同时运用于绝热层优化设计,即可完成管线外绝热层火用经济优化。
针对10.0Mpa过热蒸汽高温管线和LNG深冷管线,论文分别设计了高温和深冷管线外绝热层的火用经济优化方案,并通过灵敏度分析证实两绝热方案均是非常稳健和实用的。通过高温和深冷管线外绝热层火用经济优化方案的设计,得到如下结论:火用价计算平台和绝热层优化平台具有实际应用价值,采用两平台设计的绝热方案可节约大量的能量,获得巨大经济效益。