炼化企业工艺加热炉节能运行的综合评价

青山

摘要对工艺加热炉的运行情况进行综合评价，是炼化企业设备节能管理的一项基础性工
作。采用基于熵权法和层次分析法的主客观组合赋权法，确定排烟温度、炉体外表面温度、烟
气氧含量、过剩空气系数和热效率等五项指标的权重系数。对新疆两家石化企业的加热炉按热
负荷大小分为四组，采用灰色关联度法进行节能运行的综合评价，通过比较关联度的大小得到
节能情况的排序，为企业加强加热炉的节能管理提供了可靠的依据。采用Excel VBA 编程简化了
加热炉评价计算过程，为企业评价加热炉运行状况提供了便利。
关键词工艺加热炉熵权法层次分析法灰色关联主客观组合赋权法

工业加热炉总是要在一定过量空气量的条件下
才能完全燃烧。燃烧所用实际空气量与理论空气量
之比叫做过剩空气系数。在实际操作中，如果过剩
空气量增加，排烟时大量的过剩空气将热量带走排
入大气，使得排烟损失增加，热效率降低，见图1。
图1 过剩空气系数对热效率的影响
图1 表示在不同的排烟温度下，过剩空气系数
每增加0.1 对热效率下降值的影响[1]。由此可见，降
低过剩空气系数可以有效地减少排烟损失，提高热
效率。
1.5 热效率
加热炉热效率是反映加热炉整体运行水平的重
要指标。影响加热炉热效率的主要因素有排烟温度
的高低、过剩空气系数大小、炉体保温情况及其散
热损失、燃料完全燃烧程度。热效率的计算一般采
用反平衡法。
2 评价指标的主客观赋权法
加热炉的节能运行评价是多指标综合评价问
题，必须确定科学合理的指标权重。赋权方法分为
主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法包括专家咨
询（Delphi） 法、AHP法等，客观赋权法包括熵权
法、相关系数法等。
2.1 熵权法
熵在信息论中用来度量数据所提供的有效信息
量。当评价对象在某项指标上的值相差较大时，提
供的有效信息量大，则该指标的权重较大；反之，
若某项指标的值相差较小，则权重也较小；在某项
指标上值完全相同时，应考虑从评价指标中去除。
因此，可以根据各个指标指标值的差异程度，通过
熵值计算各指标的权重。具体步骤[3]如下：
设有m 个评价对象为X = （X1，X2，...，Xm），
对n 个评价指标进行评价得到评价矩阵
Aij = {xi( j)} （xi( j) 为第i 个指标的值）。对于给定
的评价指标j ， xi( j) 的差异越大，则评价区分度
的信息越大。信息熵函数表达式为：
ej = -kΣi = 1
m xi( j)

n - E（j = 1,2,…,n） （3）
则wj 可度量不同指标的区分能力，也即各指
标权重信息。
2.2 层次分析法
层次分析法（AHP） 是美国运筹学家T. L.
Saaty 教授于20 世纪70 年代初提出的一种定性与定
量分析相结合的多指标决策方法，是一种主观赋权
方法。它通过两两比较的方式，结合“1～9 比率
标度”，确定分层结构不同指标的权重，并对专家
判断的一致性进行检验，若一致性不符合要求，允
许重新判断决策，从而将复杂、模糊的问题简化、
量化。该方法能模型建立和求解较简便，也能有效
地降低专家的个人偏好对打分的影响。
2.3 主客观组合赋权法
熵权法的突出优点是：权重系数客观性强，是
由指标数据矩阵的计算得出。但赋权法的结果中最
重要的指标不一定就有最大的权重系数，解释性不
好。因此，还必须结合层次分析法，弥补单纯熵权
法的缺陷。在实际确定指标的权重中，可根据需要
将主观赋权法和客观赋权法，采用合适的组合方式
构造组合权值，称之为组合赋权法[4]。组合赋权可
以弥补单纯使用主观赋权法或客观赋权存在的缺
点，减少随意性。