CN113190924B - 一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统，该方法包括以下步骤：获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进行的参数；根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度。通过该方法可以较准确的预测换热器结垢的程度，使换热器更加稳定、长周期地运行，提升企业经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产技术领域，特别是涉及一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统。
背景技术
大型煤化工企业中，循环水系统承担着对工艺物料的冷却任务，是最重要的公用工程系统之一。
通常情况下在循环水系统运行初期阶段，各个换热器都没有结垢，都能够完成冷却负荷。由于循环水的水质原因，随着运行时间增加，换热器内部就会产生结垢现象。换热器结垢之后，换热效果变差。特别是在夏季工况下，循环水给水温度较高，结垢之后的换热器无法完成冷却负荷要求。这时候，企业会降低生成负荷或者停工对换热器进行清洗，这些操作都会降低企业的经济效益，影响换热器的稳定、长周期运行。
因此，如何设计一种能够准确的预测换热器结垢程度的方法及系统，成为本领域当前要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统，通过对管程出口流体温度和壳程出口流体温度的实际测量，可以得出换热器结垢的情况，从而对换热器的运行参数进行改进，使换热器更加稳定、长周期地运行，提升企业经济效益。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法，包括以下步骤：
获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进行的参数；
根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；
获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；
将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度。
可选的，所述根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度具体包括：
计算换热器管程中的流体流速、换热器壳程中的流体流速、换热器管程传热系数、换热器壳程传热系数、换热器总传热系数以及换热器的传热量。
可选的，所述换热器管程中的流体流速通过公式(1)计算：
式中：vT为换热器管程中的流体流速；GT为换热器管程入口流体的流量；dT为换热器的列管内径；NT为列管数；f为预设结垢厚度。
可选的，所述换热器壳程中的流体流速通过公式(2)计算：
式中：vS为换热器壳程中的流体流速；GS为换热器壳程入口流体的流量；AS为换热器壳程的流通截面积；其中，换热器壳程的流通截面积AS用公式(3)计算：
式中：LB为折流板间距；DS为壳径；dW为列管外径；pT为列管间距；f为预设结垢厚度。
可选的，所述换热器管程传热系数通过公式(4)计算：
式中：hT为换热器管程传热系数；dT为换热器的列管内径；ReT为管程雷诺准数；PrT为管程普兰特准数；λ1为管程中流体的导热系数；其中，管程雷诺准数ReT用公式(5)计算：
式中：dT为换热器的列管内径；f为预设结垢厚度；vT为换热器管程中的流体流速；ρ1为管程中流体的密度；μ1为管程中流体的粘度；
管程普兰特准数PrT用公式(6)计算：
式中：μ1为管程中流体的粘度；CPT为管程中流体的比热容；λ1为管程中流体的导热系数。
可选的，所述换热器壳程传热系数通过公式(7)计算：
式中：hS为换热器壳程传热系数；ReS为壳程雷诺准数；PrS为壳程普兰特准数；λ2为壳程中流体的导热系数；dS为壳程特征尺寸；其中，壳程雷诺准数ReS用公式(8)计算：
式中：dS为壳程特征尺寸；vS为换热器壳程中的流体流速；ρ2为壳程中流体的密度；μ2为壳程中流体的粘度；其中，所述壳程特征尺寸dS用公式(9)或公式(10)计算：
若列管是方形排列，则
若列管是方形排列，则
式中：pT为列管间距；dW为列管外径；f为预设结垢厚度；
壳程普兰特准数PrS用公式(11)计算：
式中：μ2为壳程中流体的粘度；CPS为壳程中流体的比热容；λ2为壳程中流体的导热系数。
可选的，所述换热器总传热系数通过公式(12)计算：
式中：h为换热器总传热系数；dW为列管外径；dT为换热器的列管内径；hT为换热器管程传热系数；hTF为管程污垢系数；k为列管导热系数；hS为换热器壳程传热系数；hSF为壳程污垢系数；kf为水垢的导热系数。
可选的，所述换热器的传热量通过公式(13)计算：
Q＝hAΔT (13)
式中：Q为换热器的传热量；h为换热器总传热系数；A为传热面积；ΔT为对数平均温差；其中，传热面积A用公式(14)计算：
A＝πdwlTNT (14)
式中：dW为列管外径；lT为列管长度；NT为列管数；
对数平均温差ΔT用公式(15)计算：
式中：ΔT1为换热器管程进口和壳程进口流体温度的差值，ΔT1＝TT1-TS1，其中，TT1为管程进口流体的温度，TS1为壳程进口流体的温度；ΔT2为换热器管程出口和壳程出口流体温度的差值，ΔT2＝TT2-TS2，其中，TT2为管程出口流体的预设温度，TS2为壳程出口流体的预设温度；
通过公式(16)计算换热器管程流体的热量HT：
HT＝CpTGT(TT1-TT2) (16)
式中：CPT为管程中流体的比热容；GT为换热器管程入口流体的流量；TT1为管程进口流体的温度；TT2为管程出口流体的预设温度；
通过公式(17)计算换热器壳程流体的热量HS：
HS＝CpSGS(TSl-TS2) (17)
式中：CPS为壳程中流体的比热容；GS为换热器壳程入口流体的流量；TS1为壳程进口流体的温度；TS2为壳程出口流体的预设温度；
根据能量守恒原理，得出：
Q＝HT (18)
Q＝HS (19)
通过联立公式(18)和公式(19)组成方程组，解方程组得到管程出口流体的预设温度TT2和壳程出口流体的预设温度TS2。
可选的，所述将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度具体包括：
根据所述预设结垢厚度，得到多组与所述预设结垢厚度对应的管程出口流体的预设温度和壳程出口流体的预设温度；
将实际测量得到的换热器管程和壳程出口流体的温度与计算得到的多组管程出口流体的预设温度和壳程出口流体的预设温度进行对比；
当实际测量得到的换热器管程出口流体的温度介于两组计算得到的管程出口流体的预设温度之间，或者实际测量得到的换热器壳程出口流体的温度介于两组计算得到的壳程出口流体的预设温度之间，则判断结垢的厚度在预设的两个厚度数据之间。
本发明还提供了一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析系统，包括：
参数获取单元，用于获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进行的参数；
预设温度计算单元，用于根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；
实际温度获取单元，用于获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；
对比单元，用于将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明的煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统，通过实际测量的管程出口流体的温度和壳程出口流体的温度与预设冷却温度的比较，可以较准确的预测换热器结垢的程度，将被动清洗作业变为主动清洗，将定期清洗变为根据结垢状况来决定清洗时间，这样可以使换热器更加稳定、长周期地运行，提升企业经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的典型的管壳式循环水换热流程；
图2为本发明实施例1提供的一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法的流程图；
图3为本发明实施例2提供的一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前的换热器清洗管理方法有两种，一种是定期清洗，即在夏季来临之前，对换热器进行统一的清洗；另外一种，即换热器的结垢厚度太大导致换热器无法运行，或者降低负荷也达不到冷却要求，则需要临时安排停工清洗。这样对换热器的结垢状况无法准确预测，使加工负荷波动较大，影响产品质量的稳定性。
针对该问题，本发明提供了一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统，通过实际测量的管程出口流体的温度和壳程出口流体的温度与预设冷却温度的比较，可以较准确的预测换热器结垢的程度，从而对换热器的运行参数进行改进，使换热器更加稳定、长周期地运行，提升企业经济效益。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示为典型的管壳式循环水换热器流程。换热器有两个进口和两个出口，分别称为壳程入口1、管程入口2、壳程出口3和管程出口4。热物料从其中一个入口流入，从对应的出口流出；循环水从另外一个入口流入，从对应的出口流出。通常情况下，热物料入口的温度高于循环水入口的温度，两股热流在换热器中换热后，热物料温度降低，循环水温度升高。
实施例1：
请参阅图2，本发明提供的一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法，包括以下步骤：
S1：获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进行的参数；
S2：根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；具体包括：
计算换热器管程中的流体流速、换热器壳程中的流体流速、换热器管程传热系数、换热器壳程传热系数、换热器总传热系数以及换热器的传热量。
具体的，所述换热器管程中的流体流速通过公式(1)计算：
式中：vT为换热器管程中的流体流速；GT为换热器管程入口流体的流量；dT为换热器的列管内径；NT为列管数；f为预设结垢厚度。
所述换热器壳程中的流体流速通过公式(2)计算：
式中：vS为换热器壳程中的流体流速；GS为换热器壳程入口流体的流量；AS为换热器壳程的流通截面积；其中，换热器壳程的流通截面积AS用公式(3)计算：
式中：LB为折流板间距；DS为壳径；dW为列管外径；pT为列管间距；f为预设结垢厚度。
所述换热器管程传热系数通过公式(4)计算：
式中：hT为换热器管程传热系数；dT为换热器的列管内径；ReT为管程雷诺准数；PrT为管程普兰特准数；λ1为管程中流体的导热系数；其中，管程雷诺准数ReT用公式(5)计算：
式中：dT为换热器的列管内径；f为预设结垢厚度；vT为换热器管程中的流体流速；ρ1为管程中流体的密度；μ1为管程中流体的粘度；
管程普兰特准数PrT用公式(6)计算：
式中：μ1为管程中流体的粘度；CPT为管程中流体的比热容；λ1为管程中流体的导热系数。
所述换热器壳程传热系数通过公式(7)计算：
式中：hS为换热器壳程传热系数；ReS为壳程雷诺准数；PrS为壳程普兰特准数；λ2为壳程中流体的导热系数；dS为壳程特征尺寸；其中，壳程雷诺准数ReS用公式(8)计算：
式中：dS为壳程特征尺寸；vS为换热器壳程中的流体流速；ρ2为壳程中流体的密度；μ2为壳程中流体的粘度；其中，所述壳程特征尺寸dS用公式(9)或公式(10)计算：
若列管是方形排列，则
若列管是方形排列，则
式中：pT为列管间距；dW为列管外径；f为预设结垢厚度；
壳程普兰特准数PrS用公式(11)计算：
式中：μ2为壳程中流体的粘度；CPS为壳程中流体的比热容；λ2为壳程中流体的导热系数。
所述换热器总传热系数通过公式(12)计算：
式中：h为换热器总传热系数；dW为列管外径；dT为换热器的列管内径；hT为换热器管程传热系数；hTF为管程污垢系数；k为列管导热系数；hS为换热器壳程传热系数；hSF为壳程污垢系数；kf为水垢的导热系数。
所述换热器的传热量通过公式(13)计算：
Q＝hAΔT (13)
式中：Q为换热器的传热量；h为换热器总传热系数；A为传热面积；ΔT为对数平均温差；其中，传热面积A用公式(14)计算：
A＝πdwlTNT (14)
式中：dW为列管外径；lT为列管长度；NT为列管数；
对数平均温差ΔT用公式(15)计算：
式中：ΔT1为换热器管程进口和壳程进口流体温度的差值，ΔT1＝TT1-TS1，其中，TT1为管程进口流体的温度，TS1为壳程进口流体的温度；ΔT2为换热器管程出口和壳程出口流体温度的差值，ΔT2＝TT2-TS2，其中，TT2为管程出口流体的预设温度，TS2为壳程出口流体的预设温度；
通过公式(16)计算换热器管程流体的热量HT：
HT＝CpTGT(TT1-TT2) (16)
式中：CPT为管程中流体的比热容；GT为换热器管程入口流体的流量；TT1为管程进口流体的温度；TT2为管程出口流体的预设温度；
通过公式(17)计算换热器壳程流体的热量HS：
HS＝CpSGS(TS1-TS2) (17)
式中：CPS为壳程中流体的比热容；GS为换热器壳程入口流体的流量；TS1为壳程进口流体的温度；TS2为壳程出口流体的预设温度；
根据能量守恒原理，得出：
Q＝HT (18)
Q＝HS (19)
通过联立公式(18)和公式(19)组成方程组，解方程组得到管程出口流体的预设温度TT2和壳程出口流体的预设温度TS2。
S3：获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；
S4：将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度。具体包括：
根据所述预设结垢厚度，得到多组与所述预设结垢厚度对应的管程出口流体的预设温度和壳程出口流体的预设温度；
将实际测量得到的换热器管程和壳程出口流体的温度与计算得到的多组管程出口流体的预设温度和壳程出口流体的预设温度进行对比；
当实际测量得到的换热器管程出口流体的温度介于两组计算得到的管程出口流体的预设温度之间，或者实际测量得到的换热器壳程出口流体的温度介于两组计算得到的壳程出口流体的预设温度之间，则判断结垢的厚度在预设的两个厚度数据之间。
由此可知，假设循环水走管程，热物料走壳程。如果换热器刚投用或刚清洗过，还没有结垢，则f＝0，将f＝0带入到公式(1)-公式(19)中，可以计算得到一组循环水出口的温度和热物料出口的温度。
假设预设结垢厚度为f1、f2、f3……(厚度依次增加)，将这些厚度带入到公式(1)-公式(19)中，可以计算得到多组循环水出口的温度和热物料出口的温度。
测量换热器循环水和热物料出口的温度，将测量值与计算得到的多组循环水出口的温度和热物料出口的温度进行对比，当循环水出口的温度介于两组温度之间，或热物料出口的温度介于两组温度之间，则可以判断结垢的厚度在假设的两个厚度数据之间。
结构厚度越大，循环水出口的温度越低，热物料出口的温度越高，即冷却效果下降。当热物料出口的温度高于设定的冷却温度，则表示该换热器已经无法完成冷却任务，需要清洗。
实施例2：
请参阅图3，本发明还提供了一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析系统，包括：
参数获取单元5，用于获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进行的参数；
预设温度计算单元6，用于根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；
实际温度获取单元7，用于获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；
对比单元8，用于将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度。
综上，通过本发明提供的一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统，可以准确预测换热器结垢的程度，将被动清洗作业变为主动清洗，将定期清洗变为根据结垢状况来决定清洗时间，这样可以使换热器更加稳定、长周期地运行，提升企业经济效益。
具体实施时，以内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司循环水系统的第一循环气冷却器为例，对换热器的结垢问题进行建模计算，并进行诊断分析。具体包括以下步骤：
(1)获取换热器的结构参数；
具体包括：管程数为1、列管数为2004、列管长度为10.21米、列管绝对粗糙度为0.5毫米、列管外径为25毫米、列管内径为20毫米、列管间距为32毫米、列管排列方式为三角形、壳径为1.876米、折流板数为15、折流板间距为0.638米。
(2)获取换热器管程和壳程中的流体参数；
具体包括：循环水的密度、粘度、比热、导热系数等参数使用SmartCirculating软件计算。热物料为循环气，循环气中丙烯占80％、氮气占10％、丙烷占7％、氢气占0.5％，平均密度63.63kg/m3、平均粘度12.59μPa·s、平均定压比热2.398kJ/(kg·K)、导热系数0.031W/(m·K)。循环气总流量为2200t/h，从74.5℃冷却到60℃左右。
(3)获取流体在换热器管程进口和壳程进行的参数；
循环水走壳程，循环气走管程。循环水进口的流量为1369.3t/h、温度为25℃；循环气总流量为2200t/h，进口温度为74.5℃，要求冷却到60℃以下。
(4)计算未知参数。
将数据代入公式(1)-公式(19)计算得到如下数据：
表1换热器的主要运行参数
从上表数据分析可知，循环水走壳程，流速较高、传热系数大、循环水温差大。
该换热器循环水侧结垢后，传热系数下降，循环水出口温度降低，热物料出口温度升高。表2所示为循环水侧不同结垢厚度下换热器的主要参数对比。
表2循环水侧结垢对换热器运行参数的影响
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从上表数据分析可知：
1)换热器结垢之后，壳程空间变小，循环水的流通能力下降，结垢越厚，循环水的流量越小。
2)结垢使总传热系数大幅降低，传热负荷也大幅度降低，循环水和热物料的温差都变小。
3)结垢厚度越大，总传热系数越小，传热负荷也越小。
从表2的数据可以对该换热器循环水侧的结垢状况做出判断。使用手持式测温仪器测量循环水出口的温度，如果温度高于53.3℃，说明结垢厚度小于0.25mm，热物料出口温度满足冷却要求，加工负荷高于95.8％；如果温度介于49.4℃～53.3℃之间，则表示结垢厚度大于0.25mm，加工负荷需要下降到85.3％～95.8％之间，才能满足冷却温度要求；循环水出口温度低于49.4℃，则表示结垢厚度大于0.5mm，加工负荷进一步下降也不能满足热物料的冷却温度，这时就需要清洗换热器了。
通过本发明的煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法及系统，可以较准确的预测换热器结垢的程度，将被动清洗作业变为主动清洗，将定期清洗变为根据结垢状况来决定清洗时间，这样可以使换热器更加稳定、长周期地运行，提升企业经济效益。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进口的参数；
根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；
获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；
将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度；
所述根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度具体包括：
计算换热器管程中的流体流速、换热器壳程中的流体流速、换热器管程传热系数、换热器壳程传热系数、换热器总传热系数以及换热器的传热量；
所述换热器管程中的流体流速通过公式(1)计算：
式中：vT为换热器管程中的流体流速；GT为换热器管程入口流体的流量；dT为换热器的列管内径；NT为列管数；f为预设结垢厚度；
所述换热器壳程中的流体流速通过公式(2)计算：
式中：vS为换热器壳程中的流体流速；GS为换热器壳程入口流体的流量；AS为换热器壳程的流通截面积；其中，换热器壳程的流通截面积AS用公式(3)计算：
式中：LB为折流板间距；DS为壳径；dW为列管外径；pT为列管间距；f为预设结垢厚度；
所述换热器管程传热系数通过公式(4)计算：
式中：hT为换热器管程传热系数；dT为换热器的列管内径；ReT为管程雷诺准数；PrT为管程普兰特准数；λ1为管程中流体的导热系数；其中，管程雷诺准数ReT用公式(5)计算：
式中：dT为换热器的列管内径；f为预设结垢厚度；vT为换热器管程中的流体流速；ρ1为管程中流体的密度；μ1为管程中流体的粘度；
管程普兰特准数PrT用公式(6)计算：
式中：μ1为管程中流体的粘度；CPT为管程中流体的比热容；λ1为管程中流体的导热系数；
所述换热器壳程传热系数通过公式(7)计算：
式中：hS为换热器壳程传热系数；ReS为壳程雷诺准数；PrS为壳程普兰特准数；λ2为壳程中流体的导热系数；dS为壳程特征尺寸；其中，壳程雷诺准数ReS用公式(8)计算：
式中：dS为壳程特征尺寸；vS为换热器壳程中的流体流速；ρ2为壳程中流体的密度；μ2为壳程中流体的粘度；其中，所述壳程特征尺寸dS用公式(9)或公式(10)计算：
若列管是方形排列，则
若列管是三角形排列，则
式中：pT为列管间距；dW为列管外径；f为预设结垢厚度；
壳程普兰特准数PrS用公式(11)计算：
式中：μ2为壳程中流体的粘度；CPS为壳程中流体的比热容；λ2为壳程中流体的导热系数；
所述换热器总传热系数通过公式(12)计算：
式中：h为换热器总传热系数；dW为列管外径；dT为换热器的列管内径；hT为换热器管程传热系数；hTF为管程污垢系数；k为列管导热系数；hS为换热器壳程传热系数；hSF为壳程污垢系数；kf为水垢的导热系数；
所述换热器的传热量通过公式(13)计算：
Q＝hAΔT (13)
式中：Q为换热器的传热量；h为换热器总传热系数；A为传热面积；ΔT为对数平均温差；其中，传热面积A用公式(14)计算：
A＝πdwlTNT (14)
式中：dW为列管外径；lT为列管长度；NT为列管数；
对数平均温差ΔT用公式(15)计算：
式中：ΔT1为换热器管程进口和壳程进口流体温度的差值，ΔT1＝TT1-TS1，其中，TT1为管程进口流体的温度，TS1为壳程进口流体的温度；ΔT2为换热器管程出口和壳程出口流体温度的差值，ΔT2＝TT2-TS2，其中，TT2为管程出口流体的预设温度，TS2为壳程出口流体的预设温度；
通过公式(16)计算换热器管程流体的热量HT：
HT＝CpTGT(TT1-TT2) (16)
式中：CPT为管程中流体的比热容；GT为换热器管程入口流体的流量；TT1为管程进口流体的温度；TT2为管程出口流体的预设温度；
通过公式(17)计算换热器壳程流体的热量HS：
HS＝CpSGS(TS1-TS2) (17)
式中：CPS为壳程中流体的比热容；GS为换热器壳程入口流体的流量；TS1为壳程进口流体的温度；TS2为壳程出口流体的预设温度；
根据能量守恒原理，得出：
Q＝HT (18)
Q＝HS (19)
通过联立公式(18)和公式(19)组成方程组，解方程组得到管程出口流体的预设温度TT2和壳程出口流体的预设温度TS2。
2.根据权利要求1所述的煤化工企业循环水系统建模与结垢分析方法，其特征在于，所述将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度具体包括：
根据所述预设结垢厚度，得到多组与所述预设结垢厚度对应的管程出口流体的预设温度和壳程出口流体的预设温度；
将实际测量得到的换热器管程和壳程出口流体的温度与计算得到的多组管程出口流体的预设温度和壳程出口流体的预设温度进行对比；
当实际测量得到的换热器管程出口流体的温度介于两组计算得到的管程出口流体的预设温度之间，或者实际测量得到的换热器壳程出口流体的温度介于两组计算得到的壳程出口流体的预设温度之间，则判断结垢的厚度在预设的两个厚度数据之间。
3.一种煤化工企业循环水系统建模与结垢分析系统，其特征在于，包括：
参数获取单元，用于获取换热器的结构参数、换热器管程和壳程中的流体参数、预设结垢厚度以及流体在换热器管程进口和壳程进口的参数；
预设温度计算单元，用于根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度；
实际温度获取单元，用于获取换热器管程和壳程出口流体的实际测量温度；
对比单元，用于将所述实际测量温度与所述预设温度进行对比，根据对比结果确定结垢厚度；
所述根据所述换热器的结构参数、所述换热器管程和壳程中的流体参数、所述预设结垢厚度以及所述流体在换热器管程进口和壳程进口的参数，计算换热器管程和壳程出口流体的预设温度具体包括：
计算换热器管程中的流体流速、换热器壳程中的流体流速、换热器管程传热系数、换热器壳程传热系数、换热器总传热系数以及换热器的传热量；
所述换热器管程中的流体流速通过公式(1)计算：
式中：vT为换热器管程中的流体流速；GT为换热器管程入口流体的流量；dT为换热器的列管内径；NT为列管数；f为预设结垢厚度；
所述换热器壳程中的流体流速通过公式(2)计算：
式中：vS为换热器壳程中的流体流速；GS为换热器壳程入口流体的流量；AS为换热器壳程的流通截面积；其中，换热器壳程的流通截面积AS用公式(3)计算：
式中：LB为折流板间距；DS为壳径；dW为列管外径；pT为列管间距；f为预设结垢厚度；
所述换热器管程传热系数通过公式(4)计算：
式中：hT为换热器管程传热系数；dT为换热器的列管内径；ReT为管程雷诺准数；PrT为管程普兰特准数；λ1为管程中流体的导热系数；其中，管程雷诺准数ReT用公式(5)计算：
式中：dT为换热器的列管内径；f为预设结垢厚度；vT为换热器管程中的流体流速；ρ1为管程中流体的密度；μ1为管程中流体的粘度；
管程普兰特准数PrT用公式(6)计算：
式中：μ1为管程中流体的粘度；CPT为管程中流体的比热容；λ1为管程中流体的导热系数；
所述换热器壳程传热系数通过公式(7)计算：
式中：hS为换热器壳程传热系数；ReS为壳程雷诺准数；PrS为壳程普兰特准数；λ2为壳程中流体的导热系数；dS为壳程特征尺寸；其中，壳程雷诺准数ReS用公式(8)计算：
式中：dS为壳程特征尺寸；vS为换热器壳程中的流体流速；ρ2为壳程中流体的密度；μ2为壳程中流体的粘度；其中，所述壳程特征尺寸dS用公式(9)或公式(10)计算：
若列管是方形排列，则
若列管是三角形排列，则
式中：pT为列管间距；dW为列管外径；f为预设结垢厚度；
壳程普兰特准数PrS用公式(11)计算：
式中：μ2为壳程中流体的粘度；CPS为壳程中流体的比热容；λ2为壳程中流体的导热系数；
所述换热器总传热系数通过公式(12)计算：
式中：h为换热器总传热系数；dW为列管外径；dT为换热器的列管内径；hT为换热器管程传热系数；hTF为管程污垢系数；k为列管导热系数；hS为换热器壳程传热系数；hSF为壳程污垢系数；kf为水垢的导热系数；
所述换热器的传热量通过公式(13)计算：
Q＝hAΔT (13)
式中：Q为换热器的传热量；h为换热器总传热系数；A为传热面积；ΔT为对数平均温差；其中，传热面积A用公式(14)计算：
A＝πdwlTNT (14)
式中：dW为列管外径；lT为列管长度；NT为列管数；
对数平均温差ΔT用公式(15)计算：
式中：ΔT1为换热器管程进口和壳程进口流体温度的差值，ΔT1＝TT1-TS1，其中，TT1为管程进口流体的温度，TS1为壳程进口流体的温度；ΔT2为换热器管程出口和壳程出口流体温度的差值，ΔT2＝TT2-TS2，其中，TT2为管程出口流体的预设温度，TS2为壳程出口流体的预设温度；
通过公式(16)计算换热器管程流体的热量HT：
HT＝CpTGT(TT1-TT2) (16)
式中：CPT为管程中流体的比热容；GT为换热器管程入口流体的流量；TT1为管程进口流体的温度；TT2为管程出口流体的预设温度；
通过公式(17)计算换热器壳程流体的热量HS：
HS＝CpSGS(TS1-TS2) (17)
式中：CPS为壳程中流体的比热容；GS为换热器壳程入口流体的流量；TS1为壳程进口流体的温度；TS2为壳程出口流体的预设温度；
根据能量守恒原理，得出：
Q＝HT (18)
Q＝HS (19)
通过联立公式(18)和公式(19)组成方程组，解方程组得到管程出口流体的预设温度TT2和壳程出口流体的预设温度TS2。
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