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基于层次分析与模糊评判的高含硫天然气净化工艺能效评价

更新时间:2009-03-28

进入21世纪,我国陆续开发出普光、罗家寨、元坝等高含硫天然气田[1]。为了安全、环保、高效地开发这类复杂的高危气田,采用先进、经济、安全、成熟可靠的处理工艺极为重要。高含硫天然气净化装置的运行过程中存在胺液循环量大、再生能耗高、换热网络运行效率较低、硫回收装置副产蒸汽的梯级利用效率尤其是低压蒸汽及乏气的利用效率低、尾气灼烧消耗的燃料气量过大等问题,这些因素制约了天然气净化厂能效水平的提高。开展能效评价是提高能效水平的有效途径之一[2-5]。通过能效评价,可以找到用能薄弱环节,提出相应的能效优化方法,以此提高能效水平。因此,开展高含硫天然气净化系统能效综合评价对净化系统能效的提升具有重要的意义。

选取油棕幼嫩的叶片经液氨研磨后采用CTAB法提取基因组DNA。根据本课题组前期克隆得到的油棕DGAT2基因序列,在NCBI(https: //www.ncbi.nlm.nih.gov/)网站上比对油棕基因组序列后得到启动子序列,采用Primer 6.0软件设计引物并添加酶切位点与保护碱基(表1),PCR扩增程序如下:94℃预变性2 min;94℃变性30 s,60℃退火30 s,72℃延伸2 min,共30个循环扩增;最后72℃延伸10 min。扩增产物经回收后连接到pMD19-T载体,转化大肠杆菌得到含promoter-DGAT2-pMD19-T质粒的阳性菌送测序。

笔者在现有能效评价的研究基础上,针对高含硫天然气净化工艺,构建了高含硫天然气净化工艺能效评价指标体系,并结合层次分析法和模糊综合评价法,建立了能效评价模型。运用该模型对高含硫天然气净化过程进行能效评价,找出用能薄弱环节,为后续能效优化升级提供依据。

1 模糊综合评价法

模糊综合评价法以模糊数学为理论基础,根据其总体目标受多项因素影响程度,归纳划分隶属等级,用隶属度来描述模糊界限,将模糊关系合成,然后依层逐次综合进行整体判断,可将定性评价转化为定量评价。其基本思想可作以下归纳[6]

首先,构建因素集X={x1,x2,…,xm};建立评语等级V={v1,v2,…,vn};根据隶属度函数确定因素集X与评语集V之间的模糊关系矩阵R,见式(1)。式(1)中,rij代表因素xi(i=1,2,…,m)对于评价结果vj(j=1,2,…,n)的隶属度。

 

(1)

然后根据各因素对上一因素的重要程度确定相应的权重,建立权重向量W=(w1,w2,…,wm)。接着再进行模糊合成,计算出上一因素的模糊评价向量B

 

(2)

最后按照层级次序,将评价结果与权重向量逐一合成,即可得到目标层的最终评价结果。

2 能效评价指标分析

采用模糊评判,首先要确定能效评价指标。石油和化工企业生产运行中的能效评价,一般涉及到热力系统、电力系统以及水系统等3个部分。热力系统是生产、输送、使用蒸汽、压缩空气、水等介质的设备及装置的总称,是石油和化工生产的基本条件,主要包括工业锅炉、工业窑炉、热力管网、蒸汽和余热利用设备等。对于工业锅炉和加热炉,衡量其能效水平的一个重要指标就是热效率;热力管网则可以用疏水阀漏汽率和管道温升来衡量;蒸汽的利用主要是通过换热器来实现的,因此,换热器热效率可以作为衡量指标;余热的利用则考虑采用余热回收利用率来衡量其余热利用的水平。

电力系统包括变电所、配电室、电动机及用电设备等,因此选择的评价指标应包含上述对象。变电所及配电室中,一个很重要的设备就是变压器,而衡量变压器能效水平的指标就是变压器的负载系数。此外,电量由体系受电端经变电站(所)至低压配电线路末端所损耗的电量对电力系统的能效也有一定的影响,而这一部分常常用线损率来衡量。净化厂的用电设备包括泵、风机以及空气压缩机,用电设备对电能的利用程度影响到整个电力系统,其能效水平的高低以用电设备是否处于经济运行状态来判断。

水系统包括新鲜水管网系统、循环冷却水系统、蒸汽发生单元及凝结水回收系统以及污水处理系统等。因此,选用的指标通常为蒸汽冷凝水回用率、废水回用率、浓缩倍数、用水综合漏失率以及废水达标排放率等。

3 高含硫天然气净化工艺能效模糊评价

3.1 构建能效评价指标体系

通过以上对净化工艺能效评价指标的分析,建立了高含硫天然气净化工艺能效评价指标体系,包含热力系统、电力系统和水系统3个一级指标、锅炉热效率等14个二级指标[7-17],如图1所示。

  

图1 高含硫天然气净化工艺能效评价指标体系

3.2 评价集及隶属度函数确定

对于高含硫天然气净化工艺能效评价,确立评价集V={优秀,良好,合格,差}。底层指标隶属度由隶属度函数确定。隶属度函数的形式有多种,如梯形分布、矩形分布、正态分布等函数形式[18]。笔者采用常用的降半梯形分布函数和线性三角函数构造模糊评估的隶属度函数,其计算公式如下。

1)对于越大越优型指标,其隶属度函数见式(3)~式(6)。

 

(3)

 

(4)

 

(5)

 

(6)

2)对于越小越优型指标,其隶属度函数见式(7)~式(10)。

为了高起点、高标准地规划建设淮安生态新城,淮安市政府提出要将生态新城建设成生态示范区、绿色建筑示范区的目标。水系规划在满足区域防洪、排涝、灌溉要求的前提下,如何充分体现“绿色、生态”的建设理念亦成为规划难点之一。

 

(7)

 

(8)

 

(9)

 

(10)

式中,x为各指标的值;Ki为等级边界值。

为了确定式(3)~式(10)中K1K4的值,提出了结合功效数法的确定指标隶属度的方法。其具体步骤如下。

1)确定底层指标的满意值与不允许值。在本评价中,指标的满意值与不允许值的确定主要参考国家相关标准,以此保证满意值与不允许值确定的科学性和适用性。

紧密结合打造世界一流绿色“三张牌”要求,云南省重点发展“不砍树、能致富”的生态产业,为人民群众建造可持续发展的“绿色银行”。以绿色发展、高质量发展为目标,倒逼全省产业优化升级,绿色制造已形成我省工业发展趋势。

2)计算底层指标的功效系数。本评价中指标可以分为2类:一类是越大越优型;另一类是越小越优型。这2类指标功效系数法的计算公式分别见式(11)、式(12)。

 

(11)

 

(12)

[4] 刘剑. 燃煤机组湿法脱硫系统能效评估方法研究[J].电气应用,2013(S2):91-94.

四旋翼飞行器PID控制器设 计 ……………………………………………………………… 焦青松,刘 佳(49)

以相关规范[7,9-15,19-22]为基础,确定了各指标的满意值与不允许值,如表1所示。

 

表1 各指标满意值与不允许值

  

指标满意值不允许值锅炉热效率,%9189加热炉热效率,%7570疏水阀漏汽率,%03不同换热单元数(NTU)的换热器换热效率,% NTU<27540 2≤NTU≤48045 NTU>48550变压器负载系数,% 电压等级10kV1004.19 电压等级35kV1001.69线损率,% 电压等级10kV06 电压等级35kV04泵机组运行效率与额定效率之比0.850.7风机组运行效率与额定效率之比0.850.7空气压缩机组实际比功率7.28.1蒸汽冷凝水回用率,%8060废水回用率,%10050循环水浓缩倍数53废水达标排放率,%10095综合漏失率,%812

3)计算各个指标对应功效系数为0.9,0.75,0.6以及0时的指标值,如表2所示。

 

表2 各个指标对应不同功效系数时的指标值

  

指标功效系数0.90.750.60锅炉热效率,%90.890.590.289燃气加热炉热效率,%74.573.757370疏水阀漏汽率,%0.30.751.23换热器换热效率,% NTU<271.566.256140 2≤NTU≤476.571.256645 NTU>481.576.257150负载系数,% 电压等级10kV90.41976.047561.6764.19 电压等级35kV90.16975.422560.6761.69线损率,% 电压等级10kV0.61.52.46 电压等级35kV0.411.64泵机组运行效率与 额定效率之比0.8350.81250.790.74风机机组运行效率与 额定效率之比0.8350.81250.790.74空气压缩机组 实际比功率7.297.4257.568.1蒸汽冷凝水回用率,%78757265废水回用率,%9587.58062.5循环水浓缩倍数4.84.54.23.5废水达标排放率,%99.598.759896.25综合漏失率,%8.499.612

4)对于越大越优型指标,功效系数0.9,0.75,0.6以及0对应的指标值别为K4K1,而对于越小越优型则恰好相反。

采用式(3)~式(10),就可以计算出底层指标的模糊关系矩阵。

3.3 指标权重的确定

层次分析法(AHP)是一种定性与定量相结合的决策分析方法,是确定权重的有效方法。通过专家对各指标按照其相对重要性的9级判断标准进行打分,再按照有关公式计算出全部指标的权重系数。确定指标权重的步骤包括构造判断矩阵、计算判断矩阵的特征向量以及一致性检验。其具体计算公式可以参考文献[23]。笔者采用层次分析法确定指标的权重,其结果如表3~表6所示。

(2)进口Mach数降低及进口压强增加导致燃烧室中流场的高温区覆盖面积增大, 燃烧反应发生的区域增大.

 

表3 判断矩阵B1-C

  

B1C1C2C3C4权重C111/21/21/30.123C22111/20.227C32111/20.227C432210.423注:λmax=4.0103563,CI=0.034521,CR=0.0038788<0.10。

 

表4 判断矩阵B2-C

  

B1C1C2C3C4C5权重C1121/71/51/30.059C21/211/91/71/50.036C3791350.516C4571/3120.246C5351/51/210.143注:λmax=5.1403156,CI=0.0350789,CR=0.0313204<0.10。

 

表5 判断矩阵B3-C

  

B1C1C2C3C4C5权重C1113750.364C2113750.364C31/31/31530.159C41/71/71/511/30.038C51/51/51/3310.075注:λmax=5.135676007,CI=0.033919002,CR=0.030284823<0.10。

 

表6 判断矩阵A-B

  

AB1B2B3权重B11230.540B21/2120.297B31/31/210.163注:λmax=3.009203,CI=0.0046014,CR=0.0088488<0.10。

4 实例分析

2)采用AHP法确定指标的权重,采用模糊综合评价法构建了高含硫天然气净化工艺能效评价模型。

(0.753,0.088,0.064,0.095)

根据式(3)~式(10)计算了底层指标的模糊矩阵,其结果如下:

 

因此,各二级指标模糊矩阵为:

B1=(0.123,0.227,0.227,0.423)×

 

(0,0.061,0.611,0.328)

B2=(0.059,0.036,0.516,0.246,0.143)×

 

(0.143,0.414,0.168,0.275)

B3=(0.364,0.364,0.159,0.038,0.075)×

 

迁移操作包括迁入和迁出,每个栖息地都有其对应的迁入率λ和迁出率μ,以判断是否被选为迁入栖息地或迁出栖息地。原始迁移操作的迁入率、迁出率由线性迁移率模型确定,马海平等[12]提出一种如图4所示的余弦迁移率模型,为次优栖息地提供更高的迁出率,为较差栖息地提供更高的迁入率,提高了优秀栖息地向较差栖息地共享信息的能力。

故该净化工艺的能效模糊综合评价集:

Y=(0.540,0.297,0.163)×

 

(0.165,0.170,0.390,0.275)

按照最大隶属度原则,该净化工艺的能效水平属于合格,可以判断出该净化工艺的能效水平还有很大的提升空间。

5 结 论

1)通过对高含硫净化厂工艺、能耗调研,构建了包含热力系统、电力系统以及水系统等3大用能系统及其14个具体评价指标的能效评价指标体系。

选取了西南地区某高含硫天然气净化厂进行实例评估分析,其指标数据来源于该厂《2016年单台报告》、《2016年水平衡测试报告》、《2016年经济运行报告》以及《换热设备一览表》。

[10] 江苏省质量技术监督局特种设备安全监察局. 工业换热设备能效评定通则:DB32/T 1328—2009[S/OL]. [2016-11-17]. https://wenku.baidu.com/view/f51b24deab00b52acfc789eb172ded630b1c98bf.html.

参考文献

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脓毒症是机体对感染的反应失调而导致的危及生命的器官功能障碍,是危重症患者的常见并发症之一。序贯器官衰竭评分(SOFA)中,血小板作为评分项目中的一个,是脓毒症患者的独立风险预测因子。研究显示,ICU收治的患者中血小板下降越快,其病死率越高。目前临床中,对脓毒症相关性血小板减少症的处理,多结合患者自身病情,视血小板下降程度给予输注血小板。药物治疗相对较少,但与其相关的临床研究越来越多,本文对脓毒症相关性血小板减少症的机制及治疗进行综述。

[2] 李鸣慎,杨帆,杨夯,等. 基于层次分析与模糊评判的电动汽车充电站能效评估[J]. 电测与仪表,2013,50(9):69-73.

严格按照《临床免疫检验细则》进行科学训练,强化检验消毒,样本获取以及检验结果分析等技能训练,提高检验人员的素质以及检验环境,以促进临床检验结果的准确率,真受控率以及患者治疗有效率,强化医院的临床免疫检验的质控水平。

[3] 田皎,刘福潮,解建仓,等. 模糊综合评价法在水电厂能效评估中的应用[J]. 陕西电力,2013,41(3):49-52.

式中:gij为第i项一级指标中第j项二级指标的功效系数为第i项一级指标中第j项二级指标的满意值为第i项一级指标中第j项二级指标的不允许值。

[5] 杨小彬,李和明,尹忠东,等. 基于层次分析法的配电网能效指标体系[J]. 电力系统自动化,2013,37(21):146-150.

③参见王书敏:《鸟、兽、人的亲和与融合——良渚文化原始宗教的发展与演进》,《良渚文化论坛》,中国文化艺术出版社2003年版,第184~209页。

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人类发展生态学理论是由美国著名人类学家和生态心理学家尤·布朗芬布伦纳提出的。该理论认为,发展是人与环境的复合函数,即D=f(PE)。其中,D指Development(发展),P指People(人),E则指Environment(环境)。人的发展就是在层层叠叠、互相联系的生态系统中发生的。这些环境系统直接或间接地以各种方式和途径影响着人的发展。他将生态环境分成了宏观系统、外在系统、中介系统和微观系统①。

[8] 石油工业标准化技术委员会石油工业节能节水专标委. 加热炉热工测定:SY/T 6381—2008[S]. 北京:石油工业出版社, 2008.

[9] 全国能源基础与管理标准化技术委员会能源管理分委员会. 热力输送系统节能监测:GB/T 15910—2009[S]. 北京:中国标准出版社, 2009.

3)将该模型运用于某高含硫天然气净化工艺,结果表明:该高含硫天然气净化工艺能效评价综合得分及各子系统得分与实际经验相符合。因此,所建立的评价模型具有良好的工程运用前景。

[11] 全国能源基础与管理标准化技术委员会合理用电分委员会. 电力变压器经济运行:GB/T 13462—2008[S]. 北京:中国标准出版社, 2008.

[12] 全国能源基础与管理标准化技术委员会能源管理分委员会. 企业供配电系统节能监测方法:GB/T 16664—1996[S]. 北京:中国标准出版社, 1996.

[13] 全国能源基础与管理标准化技术委员会合理用电分委员会. 离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵系统经济运行:GB/T 13469—2008[S]. 北京:中国标准出版社, 2008.

[14] 全国能源基础与管理标准化技术委员会合理用电分委员会. 容积式空气压缩机系统经济运行:GB/T 27883—2011[S]. 北京:中国标准出版社, 2011.

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[16] 中国石油化工股份有限公司科技开发部. 炼化企业节水减排考核指标与回用水质控制指标:Q/SH 0104—2007[S]. [2014-03-24]. https://wenku.baidu.com/view/936cee859ec3d5bbfd0a74a9.html.

[17] 中国标准化研究院. 工业用水节水 术语:GB/T 21534—2008[S]. 北京:中国标准出版社, 2008.

在施肥管理中,拔节肥料和攻穗肥很重要。穗期是玉米生长过程中需要养料和吸收养料最多的时期,追肥量应该占到施肥总量的75%-100%,追肥量主要依据玉米的产量指标、基肥和种肥的施用情况和植株长势确定。在施肥管理中主要有以下几个方面:

杰卡斯是澳洲葡萄酒领导品牌之一,自1976年推出第一款葡萄酒 ,仅用一年时间就成为了全澳最受欢迎的品牌之一,旗下葡萄酒以天然果香风格和清新淡雅的易饮特点闻名。有意思的是,近年来,它竟然不爱“淡妆”,爱“浓妆”,开始钻研双桶酿造浓郁复杂的葡萄酒。

[18] 杨静. 改进的模糊综合评价法在水质评价中的应用[D].重庆:重庆大学,2014.

[19] 石油工业节能节水专业标准化技术委员会. 天然气净化装置经济运行规范:SY/T 6836—2011[S]. 北京:石油工业出版社, 2011.

[20] 中国石油天然气集团公司健康安全环保专业标准化技术委员会. 供用水管网漏损评定:QS/Y 1125—2007[S]. 北京:石油工业出版社, 2007.

[21] 石油工业节能节水专业标准化技术委员会. 油气田电网经济运行规范:SY/T 6373—2008[S]. 北京:石油工业出版社, 2008.

[22] 全国能源基础与管理标准化技术委员会. 容积式空气压缩机能效限定值及能效等级:GB 19153—2009[S]. 北京:中国标准出版社, 2009.

奥斯本检核表法由美国著名创造工程学家创新技法之父A·F奥斯本提出,是根据需要解决的问题或者需要创造发明的对象,以提问表格的形式,列出9个方面的有关问题,即如能否他用、能否借用、能否改变、能否扩大、能否缩小、能否代用、能否调整、能否颠倒、能否组合,然后逐一进行审核讨论,以促进创新活动深入进行的一种创新技法。运用该创新技法的核心是检核思考。在检核思考时,可将每一条检核项目视为单独一种技法使用,也可结合其他检核项目或者其他创新技法共同使用,并按照创造性思考方式进行深度思考,还需对各种设想进行可行性检验和综合评价,尽可能检核思考出有价值可操作的创造性设想。

[23] 韩利,梅强,陆玉梅, 等. AHP-模糊综合评价方法的分析与研究[J]. 中国安全科学学报,2004,14(7):86-89.

 
蒯家建,陈磊,邱奎,李维军,张同语
《能源化工》 2018年第01期
《能源化工》2018年第01期文献

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