煉化企業工藝加熱爐節能運行的綜合評價

青山

摘要對工藝加熱爐的運行情況進行綜合評價，是煉化企業設備節能管理的一項基礎性工
作。采用基于熵權法和層次分析法的主客觀組合賦權法，確定排煙溫度、爐體外表面溫度、煙
氣氧含量、過剩空氣系數和熱效率等五項指標的權重系數。對新疆兩家石化企業的加熱爐按熱
負荷大小分為四組，采用灰色關聯度法進行節能運行的綜合評價，通過比較關聯度的大小得到
節能情況的排序，為企業加強加熱爐的節能管理提供了可靠的依據。采用Excel VBA 編程簡化了
加熱爐評價計算過程，為企業評價加熱爐運行狀況提供了便利。
關鍵詞工藝加熱爐熵權法層次分析法灰色關聯主客觀組合賦權法

工業加熱爐總是要在一定過量空氣量的條件下
才能完全燃燒。燃燒所用實際空氣量與理論空氣量
之比叫做過剩空氣系數。在實際操作中，如果過剩
空氣量增加，排煙時大量的過剩空氣將熱量帶走排
入大氣，使得排煙損失增加，熱效率降低，見圖1。
圖1 過剩空氣系數對熱效率的影響
圖1 表示在不同的排煙溫度下，過剩空氣系數
每增加0.1 對熱效率下降值的影響[1]。由此可見，降
低過剩空氣系數可以有效地減少排煙損失，提高熱
效率。
1.5 熱效率
加熱爐熱效率是反映加熱爐整體運行水平的重
要指標。影響加熱爐熱效率的主要因素有排煙溫度
的高低、過剩空氣系數大小、爐體保溫情況及其散
熱損失、燃料完全燃燒程度。熱效率的計算一般采
用反平衡法。
2 評價指標的主客觀賦權法
加熱爐的節能運行評價是多指標綜合評價問
題，必須確定科學合理的指標權重。賦權方法分為
主觀賦權法和客觀賦權法。主觀賦權法包括專家咨
詢（Delphi） 法、AHP法等，客觀賦權法包括熵權
法、相關系數法等。
2.1 熵權法
熵在信息論中用來度量數據所提供的有效信息
量。當評價對象在某項指標上的值相差較大時，提
供的有效信息量大，則該指標的權重較大；反之，
若某項指標的值相差較小，則權重也較小；在某項
指標上值完全相同時，應考慮從評價指標中去除。
因此，可以根據各個指標指標值的差異程度，通過
熵值計算各指標的權重。具體步驟[3]如下：
設有m 個評價對象為X = （X1，X2，...，Xm），
對n 個評價指標進行評價得到評價矩陣
Aij = {xi( j)} （xi( j) 為第i 個指標的值）。對于給定
的評價指標j ， xi( j) 的差異越大，則評價區分度
的信息越大。信息熵函數表達式為：
ej = -kΣi = 1
m xi( j)

n - E（j = 1,2,…,n） （3）
則wj 可度量不同指標的區分能力，也即各指
標權重信息。
2.2 層次分析法
層次分析法（AHP） 是美國運籌學家T. L.
Saaty 教授于20 世紀70 年代初提出的一種定性與定
量分析相結合的多指標決策方法，是一種主觀賦權
方法。它通過兩兩比較的方式，結合“1～9 比率
標度”，確定分層結構不同指標的權重，并對專家
判斷的一致性進行檢驗，若一致性不符合要求，允
許重新判斷決策，從而將復雜、模糊的問題簡化、
量化。該方法能模型建立和求解較簡便，也能有效
地降低專家的個人偏好對打分的影響。
2.3 主客觀組合賦權法
熵權法的突出優點是：權重系數客觀性強，是
由指標數據矩陣的計算得出。但賦權法的結果中最
重要的指標不一定就有最大的權重系數，解釋性不
好。因此，還必須結合層次分析法，彌補單純熵權
法的缺陷。在實際確定指標的權重中，可根據需要
將主觀賦權法和客觀賦權法，采用合適的組合方式
構造組合權值，稱之為組合賦權法[4]。組合賦權可
以彌補單純使用主觀賦權法或客觀賦權存在的缺
點，減少隨意性。