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。     

苯酚丙酮装置烃化单元能量系统优化

采用夹点技术对苯酚丙酮装置烃化单元进行了能量系统优化,计算确定现行换热网络有28.2%的节能潜力.通过对现行换热网络的夹点分析,找出了不合理的换热匹配.在现行换热网络已有结构特点和工艺要求的基础上,提出了换热网络优化改造方案.优化后烃化单元的换热网络可节省加热公用工程3 908.58 kW,投资回收期仅为3个月.     

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.     

换热网络非等温混合多目标同步最优综合

提出了一个非等温混合同步最优综合的混合整数非线性规划改进模型，可对公用工程费用、换热面积、换热设备台数以及流股的匹配选择进行多目标同时优化，且模型本身不依赖于夹点技术及其网络温差。由于采用了新算法，消除了流股分流时的等温混合线性化假设，只需求解一次混合整数非线性规划问题可得到包括分流情况在内的最优网络结果。     

非跨夹点流股的混合对用水网络用能变化的影响

运用夹点分析法,针对用水网络中非跨夹点混合,研究了流股混合引起的系统用能变化与系统夹点位置之间的关系。对于非跨夹点流股,夹点下热流股与夹点上冷流股之间的混合,不会给系统带来能量惩罚;而非跨夹点流股的其他混合形式,不会给系统带来节能效果;非跨夹点热流股间以及冷流股间的混合均不会减少系统换热的热负荷。这些结论可作为用水网络的设计及已建水网络调优的理论依据。     

芳烃歧化装置综合节能技术及其应用研究

综合采用夹点分析、能量衡算及火用分析等方法诊断出某大型芳烃歧化装置能量利用的薄弱环节.依据装置工况特点,以新型螺旋波纹管换热器取代原普通光管换热器,自行开发研制表面多孔U形高通量换热管替代传统结构再沸器,实现单体设备的高效化改造.在此基础上提出以反应器出料冷却系统与汽提塔进料系统进行能量交换的换热网络优化方案.     

融合水夹点分析的具有中间水道用水网络设计

为了快速有效地进行具有中间水道的用水网络设计,提出了基于水夹点分析的用水网络设计方法。水夹点分析基于对用水过程中使用新鲜水或回用水的指导,获得初始中间水道浓度估计值并给出中间水道中水分配的基本规则。首先根据水夹点浓度确定中间水道杂质浓度,并对用水单元进行分组,安排用水单元在用水网络中的位置,然后优化中间水道水流量,确定最优用水网络结构。水夹点分析提供具有中间水道初始用水网络结构,降低数学优化求解的规模和难度,所提夹点设计方法简捷易行。2个实例的计算结果表明,所提出的方法比简单的夹点分析和节水因子方法可分别节水2.56%和7.58%。     

换热网络回路的识别技术

依据夹点理论通常会产生以最大限度地回收系统能量为综合目标的换热网络综合,同时会产生一些闭合的匹配回路,这些回路会产生多余的匹配单元、增加设备投资;当被控制参量产生波动时,波动会在回路中产生振荡,影响网络的稳定运行,增加控制难度。对这些回路的识别与打开人们已作了大量的工作,但大多是以亿工分析与识别为基础的,不利于大型拓扑网络的分析与综合。文中利用图论中的基本原理对换热网络综合过程中回路的识别与打开进     

海洋石油161平台主机高、低温水冷却器的优化改造

针对海上石油开采平台主机高、低温水冷却器散热效果不良、故障频繁的影响因素进行综合分析,并进行针对性地优化改造.通过分析平台高、低温水冷却器实际使用工况重新对冷却器结构、尺寸等进行核算,结果表明,原冷却器管程数量及内径不满足平台使用工况,冷却器材质也不满足平台主机对使用寿命的要求.在此基础上确定冷却器优化设计改造方案,通...     

水夹点分析与数学规划法相结合的废水处理网络优化设计

提出了水夹点分析和数学规划法相结合的废水处理网络最优设计法.基于对过程用水的理解,通过水夹点分析得出废水处理网络设计的基本规则.在此基础上建立了废水混合、合并、处理和排放各种可能匹配方案的废水处理网络超结构及其NLP模型.既避免了用水夹点综合设计废水处理网络存在回路,又在一定程度上防止了超结构规模过大、NLP维数太高、求解困难.采用通用代数建模系统(GAMS)得到废水处理网络最优设计方案.文献中的应用实例表明,所提方法可充分发挥水夹点分析处理结构的简洁实用性和超结构NLP寻求最佳方案的优点.     

微机合成工业规模换热网络的新方法

分析了采用双最小换热温差合成换热网络的原理。基于允许能量穿越伪Pinch点进行冷热流股匹配而不会招致外供能量的增加,把网络作为一个整体进行合成,从而可减少换热单元个数和避免不必要的分流。本文提出了一种设计成本最低换热网络的计算机自动合成方法,能对工业规模的换热网络进行自动合成。实例研究表明,用新方法合成的网络,结构简洁,且其年总花费比用Pinch法得到的结果更接近预估目标值。     

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。     

改进的全局能量集成法及其在炼油联合装置中应用

在多过程的全局夹点分析基础上,引入了全局组合曲线上的蒸汽负荷加减原则和负荷移动原则,对多个过程及其换热网络与公用工程系统进行全局能量集成,以具有三个炼油过程的联合装置为例,在实现各单过程内部换热的夹点分析基础上,进行全局过程的剩余热阱和热源与公用工程系统的能量集成,并采用全局热负荷加减原则进行了能量集成改造研究,由于考虑了各个过程之间及其与换热网络和公用工程系统之间的相互影响与全局系统协调优化,可以显著地减少燃料消耗,具有提高能量利用率和经济效益,减少热污染排放的多重效果。     

苯乙烯装置换热网络的改进

作者应用B.Linnhoff等人提出的狭点技术,对年产6万吨苯乙烯装置换热网络的50余个换热器进行了分析和评价,并提出了两项改进意见。改进结果可节省3.4 MPa的高压蒸汽3.18 t/h,冷却水48 t/h,另外对换热网络最小温差的选择进行了讨论。     

混流系统及其换热器的选型计算

针对低温地板辐射采暖系统用换热器面积选择过大的问题,提出在换热器二次侧设混流管的方法,以提高单位面积换热器的供热量,并降低换热器二次侧的流动阻力。通过对两个厂家的换热器进行选型计算比较,得出在二次侧出水温度约等于75℃时,单位面积换热器供热能力最大,换热器面积最小,初投资额最小的结论。     

A comparative study on thermo-economic performance between subcritical and transcritical Organic Rankine Cycles under different heat source temperatures

In this paper, the net power output, exergy efficiency and levelized energy cost of system were selected as performance indicators for assessing Organic Rankine Cycle （ORC）. Firstly, the turbine inlet temperature and pressure meeting the requirement of pinch point temperature difference of evaporator in transcritical ORC （trans-ORC） were determined based on performance opti- mization. Subsequently, the thermo-economic performance of a subcritical ORC （sub-ORC） using R601 as working fluid and a trans-ORC using R134a as working fluid were compared under different heat source temperatures and a fixed outlet temperature of flue gas. Results show that for trans-ORC, when the pinch point temperature difference of evaporator lies between the inlet and outlet of evaporator, a lower inlet pressure of turbine is favorable; when the pinch point temperature difference of evaporator is located at the outlet of evaporator, there exists an optimal inlet pressure of turbine. Either for sub-ORC or trans-ORC, the net power output increases and levelized energy cost decreases with the increase in heat source temperature. For sub-ORC, exergy efficiency of system increases monotonously with heat source temperature, while for trans-ORC, exergy efficiency of system grows up firstly and then reduces （or keeps constant） with the increasing of heat source tem- perature. Moreover, for net power output and exergy efficiency of system, there exist a range of heat source temperatures making trans-ORC better than sub-ORC, and the heat source temperature region extends with the increase in pinch point temperature difference of evapo- rator. For levelized energy cost of system, the sub-ORC is always superior to trans-ORC.     

溶出套管换热器的设计选型分析

在氧化铝生产的溶出工序,用于矿浆加热的套管换热器处于高温、高压、高碱浓度、磨蚀性流体的恶劣环境,为使加热套管的选型设计更合理,对目前使用的三种结构形式的套管换热器进行了对比分析,以便为今后套管换热器的设计或改造提供参考。