基于夹点技术考虑含有复杂相变及碳排放的换热网络综合

以乙烯裂解工艺中6股使用公用工程换热的物流为研究对象,发现存在含有混合物的复杂相变的物流,根据其热负荷和物料特性把相变段折算成一股或多股恒定热容流率的物流,确定温度区间,再用问题表确定夹点。传统夹点法确定最小传热温差△T_min为11℃,加入碳排放目标函数后确定△T_min为9℃,平均夹点温度为83.8℃,此时该换热网络所需的最小热公用工程量为12 727.27 kW,最小冷公用工程量为38 719.59 kW。根据夹点技术的设计原则和物流匹配准则,可得到能量最优的换热网络结构。     

专家系统+遗传算法在换热网络综合中的应用

换热网络(HEN)综合是过程系统综合的重要组成部分,可以将换热网络综合过程看作是一个按照一定顺序依次从热物流中取出一定的热量同冷物流进行匹配的过程,并建立相应的不考虑分流的同步综合模型。实际计算表明:该方法是正确的,在综合过程中,不仅减少(或避免)了网络分枝、旁路和混合过程,还降低了网络的复杂性和操作成本。专家系统的引入,实现了对匹配序列搜索的指导作用和对遗传算法产生的无效匹配的过滤作用,缩小了可行匹配的搜索空间和结构参数的搜索域。     

利用夹点技术分析优化换热网络

介绍了夹点技术设计的基本概念及设计原则.以标定数据为基础,运用夹点技术对某炼油厂常减压蒸馏装置换热网络进行优化分析,经济评价结果表明优化后的换热网络节能效果较好.     

夹点理论及其在炼厂换热网络优化中的应用

为了探讨进一步降低炼厂能耗的可能性,用夹点技术对抚顺石油二厂蒸馏装置的换热网络进行了分析.根据经验确定换热网络的最小夹点温差为20℃.由于物流较多时温-焓图确定夹点位置过程繁琐,采用问题表法确定了原换热网络的夹点位置在135℃处.分析发现原换热网络中有2台冷却器处于夹点之上,存在2条换热回路及冷流不满足热容流率准则.通过拆除冷却器、分流及打断回路的改进措施来满足夹点技术设计准则及实际要求.结果表明:改造后的换热流程每年可节约664.5t标准油,所增加的分流管线费用半年即可收回.     

利用夹点技术对精馏系统换热网络的调优分析

利用夹点技术对永坪炼油厂100万吨／年常压蒸馏装置换热网络进行了调优分析，找出了节能方面存在的问题，为进一步采取节能措施和途径提供了依据。     

运用夹点设计法对一实际换热网络的改造

随着能源价格的不断提升,化工企业的节能降耗成为紧迫必行的任务。通过在对一实际过程的换热网络结构分析的基础上提取热、冷工艺物流,在给定的最小传热温差(20℃)限制下运用夹点设计法合成具有最大热回收的新换热网络;采用断开热负荷回路、取消热负荷较小的换热器达到减少换热器个数、简化网络的目的;由于热负荷转移造成了某些换热器传热温差违反最小传热温差限制、甚至出现传热温差为负值(违反热力学第二定律)的情况,采用能量松弛法恢复这些换热器的传热温差至给定的最小传热温差。经过调优后换热器网络总换热设备个数与原实际网络的相同,但与原实际网络相比,热、冷公用工程均节省1 220 k W。     

可变冷热流换热网络的夹点和最小外界供热调优

本文提出可变冷热流换热网络最小外界供热的调优启发式规则。给出了四种情况下的算法。对于普遍适用的可变冷热流最小外界供热问题,提出用可变容差法结合调优求解的算法。以常减压装置为例,调优后可使最小外界供热降为82.9％。表明多夹点常比单尖点可节省更多能量。     

夹点技术在火电机组节能中的应用

以某250MW燃油火电机组热力系统为出发点,对现行的换热网络进行分析,利用问题表法计算出换热系统的夹点和各换热器中的传热温差.通过改变冷热流的质量流量达到优化换热网络、消除传热温差散乱分布和节省公用工程的目的.计算结果表明:换热网络优化后,电厂效率提高,油耗明显降低.     

基于壳程数最小年度化费用换热网络综合的研究

根据换热器对数平均传热温差校正因子与换热器进出口温度之间的关系,指出了单壳程偶数管程换热器在可操作条件下的最大温度交叉程度,在此基础上,根据换热器投资费用同壳程数的关系,提出了基于壳程数的换热网络综合的数学模型,并采用遗传模拟退火算法进行了求解,实例表明该模型对求解实际工程换热网络是有效的。     

一种换热器网络优化新方法

基于遗传算法和神经网络的多层感知器模型的有机结合,提出一种优化换热器网络的新算法和一种新的编码方法－基因矩阵,这种算法根据遗传适应度（目标函数）的大小,以随机搜索方式寻找在求解区域的最优解,采用神经网络多层感知器模型实现换热器网络的结构优化和参数变化。经过遗传－感知模型优化并与外逼近算法做了比较,表明采用此法优化多维、多峰、非凸的换热器网络也具有很好的适应性。     

单组分体系质量交换网络和换热网络同步综合

为实现单组份体系质量交换网络(mass exchanger network,MEN)和换热网络(heat exchanger network,HEN)同步综合,提出一种新的综合方法,并针对过程系统中质量交换网络和换热网络耦合关系强、连接参数(传质温度)作为优化变量在两网络同步优化时难度大的问题提出了解决方案。采用质量夹点法综合质量交换网络、虚拟温焓图法综合换热网络来构造总网络数学模型,并通过提出连接参数与总网络同时优化的策略,实现质量和换热总网络(com-bined mass and heat exchanger network,CM&HEN)全局同步优化。采用实例对所提方法进行验证,结果表明:该方法所需的年度总费用更低,说明该方法不仅能够实现同步综合,而且能获得更优解。     

遗传算法最优同步综合换热网络

换热网络综合作为过程系统综合的一个重要研究分支，目前已经开发出多种综合方法。为克服这些方法存在的局限性，采用遗传算法，对无分流换热网络综合问题提出改进的优化模型及优化策略。该方法不仅能够自动、迅速地得到换热网络的结构与参数，而且具有获得全局最优解的能力。最后通过实例说明本方法的有效性。     

基于遗传模拟退火算法的带约束换热网络综合问题

对大规模换热网络综合ＮＰ－困难问题,构造一新模型,并证明了新模型与原问题的等价性,由于新模型不仅能计算出优化变量所在的可行域,避免了传统遗传算法应用惩罚函数的方法处理约束条件时产生的大量不可行解的缺陷,而且新模型中的优化变量数成倍减少,增强了遗传算法获得全局最优解的能力。     

Entransy-dissipation-based thermal resistance analysis of heat exchanger networks

Heat exchanger network optimization has an important role in high-efficiency energy utilization and energy conservation. The thermal resistance of a heat exchanger network is defined based on its entransy dissipation. In two-stream heat exchanger networks, only heat exchanges between hot and cold fluids are considered. Thermal resistance analysis indicates that the maximum heat transfer rate between two fluids corresponds to the minimum entransy-dissipation-based thermal resistance; i.e. the minimum thermal resistance principle can be exploited in optimizing heat exchanger networks.     

一种分级超结构换热器网络综合优化方法及其应用

对分级超结构换热器网络模型的温度计算提出了一种通用的精确解方法,同时得到了显式解析解,并以这一解析解为基础,设计了以遗传算法和模拟退火算法为主,结合最速下降法的混合遗传算法,此外还在算法中引进精英策略和结构变异策略.应用实例的计算结果显示了这一混合遗传算法对于换热器网络的参数和结构都具有良好的搜索能力.