基于夹点技术与超结构模型的多程换热网络最优综合

基于热力学原理,以夹点技术为基础结合数学规划法,采用两步法综合多程换热网络。第一步在多程换热网络热力学分析的基础上优化求解最小温差,计算公用工程用量。第二步将求得的最小温差作为夹点温差,将网络分为夹点之上和夹点之下两个子网络,建立多程换热网络的超结构模型,确定流股匹配并优化网络配置。最后,以换热网络总费用最小为目标,连接两个子网络,权衡设备投资费用和操作费用,综合多程换热网络。该方法基于热力学原理,改进了夹点技术在多程换热网络综合中的应用,进而实现了多程换热网络的自动综合。示例分析证明了本文所提方法的有效性。     

基于夹点技术与超结构模型的多程换热网络最优综合

基于热力学原理,以夹点技术为基础结合数学规划法,采用两步法综合多程换热网络。第一步在多程换热网络热力学分析的基础上优化求解最小温差,计算公用工程用量。第二步将求得的最小温差作为夹点温差,将网络分为夹点之上和夹点之下两个子网络,建立多程换热网络的超结构模型,确定流股匹配并优化网络配置。最后,以换热网络总费用最小为目标,连接两个子网络,权衡设备投资费用和操作费用,综合多程换热网络。该方法基于热力学原理,改进了夹点技术在多程换热网络综合中的应用,进而实现了多程换热网络的自动综合。示例分析证明了本文所提方法的有效性。     

基于自组织Petri Net优化设计换热网络

基于Petri Net的动态并发特性和逻辑表述能力,构造最小传热温差优化、夹点分析、网络综合及结构调优模块。首先,根据Petri Net激发规则和垂直传热原则,实现最小允许传热温差的优化;然后,根据Petri Net四则运算机制,实现夹点分析数据流辗转传递,确定夹点、最大热回收和最小冷、热公用工程等信息;进而,根据Petri Net监督学习机制,拓扑夹点设计可行性经验规则,综合初始换热网络结构;最终,根据Petri Net自组织机制,通过断裂环路、松弛路径,实现换热网络渐进调优。通过实例计算说明提出方法的可行性和有效性。     

多管程换热器网络的最小温差分析与夹点设计

在实际生产过程中,多管程换热器广泛应用,其中既存在逆流换热也存在并流换热。针对多管程换热器网络中并流换热与逆流换热时换热温差对夹点特性尤其是换热网络综合的影响,定量分析最小温差的选择与夹点特性及其总费用的关系。兼顾管程数目的选择以及换热网络总费用两方面因素,以年度化总费用最低为目标,优化求解多管程换热器网络的最小温差。然后,将求得的最小温差作为夹点温差,遵循夹点设计原则综合换热网络。同时,计算得出多管程换热器网络的F_T修正因子,并对结果进行分析。最后,结合示例对比分析求解结果,证明方法的有效性。     

Research advances in pinch technology and the synthesis of multipass heat exchanger networks

回顾了近年来多程换热网络综合的研究进展,阐述了多程换热器及多程换热网络的研究方法：通过引入对数平均温差校正系数修正多程换热器的平均换热温差,进而将其作为约束条件进行多程换热网络的综合。指出可以从热力学原理出发分析求解多程换热网络,并提出从机理出发基于夹点技术进行多程换热网络综合的研究思路。     

基于平均传热温差的炼化企业换热网络设计

传统夹点法设计的换热网络没有考虑热量在运输和换热过程中的耗散。结合炼化企业生产现场的特点,为了设计出符合实际能量目标需求的换热网络,将物流间匹配换热的平均传热温差按照两侧物流传热膜系数的比率分配为冷、热物流的温差贡献值之和,以此确定各物流的温差贡献值。将采用温差贡献值法获得的结果与原案例结果进行比较,结果表明,根据物流传热膜系数的比率确定各物流温差贡献值的方法是有效实用的。     

低温过程多流股换热器网络综合

多流股换热器主要应用在低温过程领域.本文针对低温过程换热器网络的特点,基于流股虚拟温度的T-H图提出了利用遗传/模拟退火算法进行低温过程换热网络综合的方法.低温过程传热温差较小,在流股温差贡献值的选取上充分考虑了流股热力学平均温度的影响,使其取值更加合理;冷公用工程的利用不同于常温换热网络,温度越低其相应的费用越高,通过采用分批-逐次利用的原理分配冷公用工程,得到冷公用工程的温位及相应的匹配位置,能够有效地利用过程系统的传热温差,降低换热网络的操作费用;该方法利用虚拟T-H图法产生初始解,具有决策变量少,产生初始解均为可行的特点,能显著提高遗传模拟退火算法的计算效率,并适用于不同材质、不同传热膜系数网络的设计和优化;以国内某乙烯装置脱甲烷塔预冷系统综合为实例进行了分析.     

基于经济学观点确定换热网络传热温差

从分析和经济学的角度提出了确定换热网络最小传热温差的方法。在基于夹点技术温焓图的基础上,把冷、热公用工程物流的基本属性同工艺物流的组合曲线一起标示于温焓图上,组成平衡组合曲线。对平衡冷、热组合曲线进行分段积分,较精确地求取换热网络传热过程的损失。以损费用代替公用工程的能耗费用作为操作费用,确定经济目标函数,用以计算最佳的传热温差。该方法为合理地降低能源消耗指明了方向,同时揭示了能量在过程系统中演变和变化的本质。     

基于热损失的换热网络夹点设计法

现行的换热网络目标方法,在进行换热网络价格估算时,未考虑热物流的热损失。在真实的设计中,换热器壳体保温后仍与环境温度相差较大,则其热损失不可忽略。文章提出了一个新的基于热损失的换热网络夹点设计法,该方法首先以综合费用最小为目标确定出最小温差,然后建立问题表格确定出夹点位置及最小公用工程消耗,最后再进行换热网络设计。文中采用某石油常减压换热网络系统为典型算例对该方法的前两步进行了分析研究,论证了该方法的必要性及可行性。结果表明:该方法与基本Linnhoff夹点技术法估算的投资费用有较大的差距之外,在一定的最小温差下,其与基本Linnhoff夹点技术法确定的夹点位置不同,公用工程消耗也有较大的差距。     

图与对称群在换热网络综合问题中的应用

引　言换热网络综合是过程系统的一个重要子系统 ,是化工与炼油等过程工业能量回收的主要组成部分 ,对降低能耗具有重要意义 .关于换热网络综合问题 ,近年来提出多种方法 .根据方法的性质和侧重面的不同 ,解决换热网络综合问题的方法主要有Ｈｏｈｍａｎｎ[1] 提出的当给定冷热物流数据即可确定出最小公用工程用量及所需的最小设备单元数、Ｌｉｎｎｈｏｆｆ[2 ] 提出的以夹点技术为代表的热力学目标法和Ｆｌｏｕｄａｓ与Ｇｒｏｓｓｍａｎｎ等[3] 的采用了基于优化算法的数学规划法 .方海鹏等[4 ] 应用遗传算法对大规模换热网络综合问题进行了…     

基于物流焓值的换热网络夹点设计方法

提出一种新的基于物流焓值的换热网络夹点设计方法,首先以综合费用最小为目标确定最小温差,然后建立问题表格确定夹点位置和最小公用工程消耗,最后进行换热网络设计。采用某石油常减压换热网络系统为典型算例对该方法的前两步进行分析研究,结果表明:该方法与基本Linnhoff夹点技术法估算的投资费用有较大差距;在一定的最小温差下其与基本Linnhoff夹点技术法确定的夹点位置不同,公用工程消耗也有较大差距。     

考虑压降的换热网络研究

在换热网络综合设计中,压降是一重要影响因素。安装泵、压缩机等设备可克服流体流动过程中的阻力损失,这些动力设备的投资费用和能耗费用(简称动力费用)是换热网络总投资的重要部分,所以年总费用目标函数中应包括公用工程费用、换热器投资费用和动力费用,这三者应作权衡处理来决定最优夹点温差ΔTmin,以得到年总费用最小、结构更优化的换热网络。     

换热网络控制与工艺一体化设计研究

研究换热网络的控制与工艺一体化设计,全面考虑换热网络的弹性设计和控制问题,提出用两步法设计换热网络:第一步,使用给定工艺条件设计法的夹点设计法进行初始设计;第二步,在换热网络的操作夹点附近设置旁路,通过对旁路流量的优化控制,使换热网络在不同的工况条件下公用工程消耗都能接近最小.     

基于夹点技术的环氧丙烷工艺系统换热网络优化方法

基于夹点技术,采用整体系统和子系统换热网络优化法对氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络进行优化及对比,得出较佳优化方法. 利用Aspen软件对提取工艺系统流股数据进行校验并计算. 结果表明,现行网络夹点温差为30 K,整体系统夹点温度为329.5 K,子系统换热网络夹点温度分别为327, 329.5, 317.2 K;整体系统优化后节约能耗595.3 kW,分别占原系统热、冷公用工程能耗的17.47%和5.23%;子系统优化后节约能耗610.6 kW,占原系统热、冷公用工程能耗的17.91%和5.36%. 氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络优化利用子系统优化方法较佳.     

夹点技术在重芳烃分离装置节能改造中的应用

使用夹点技术对某重芳烃分离装置现行的换热网络进行分析优化,以夹点温差16℃,找出该装置换热网络的夹点平均温度159.5℃,其中夹点处的热流温度为167.5℃,冷物流温度为151.5℃。计算得到装置节能潜力336.6×104kJ/h。结合该装置现行的换热网络提出了2套换热网络优化改造方案,通过2套方案的比较和可行性分析,最终确立所选方案,该方案可实现节能14.0%,节能效果显著。     

应用夹点技术实现换热网络的优化

文章首先介绍了过程能量综合方法夹点技术的基本原理,后在对东北某石化厂常压装置模拟的基础上用夹点技术对其原油换热网络进行了节能改造优化。改造后的换热网络同原有的换热网络相比,节省了加热炉需提供的部分热量,从而节省了大量的燃料油,同时冷却负荷量也降低相同数量,避免了公用工程的双重浪费;而且本着利旧的原则充分利用了现有闲置的换热器;各段和全局的传热温差变化比较均匀,同时换热网络的总传热系数也得到较大提高。     

采用虚拟温度法设计换热网络

采用虚拟温度法设计换热网络＊李晖王莉姚平经（大连理工大学化工学院，大连１１６０１２）关键词换热网络综合多温差法虚拟温度１引言随着对换热网络研究的深入，人们越来越重视一些因素对换热网络综合的影响。例如，在以往的设计方法中，设每股物流的传热膜系数和单位换...     

管壳式换热器传热温差的优化及影响分析

针对典型的简单换热网络,分析得到了冷热流体的传热温差与总费用的关系式,得出最优传热温差的计算方法及过程,并分析了影响最优传热温差大小的各主要因素。所得的最优传热温差值可通过夹点分析技术在复杂换热网络的优化设计中得以应用。     

基于最佳ΔTmin的催化裂化装置低温余热回收网络设计

为使石化企业大量的低温余热得到充分利用,以某12万t/a加工重油的催化裂化中试装置单元存在的低温余热作为研究对象,采用问题表格法讨论了该系统最小传热温差ΔTmin对最小公用工程加热负荷QH,min的影响,得到最佳的ΔTmin为15℃,在此ΔTmin下,该过程最小公用工程加热负荷QH,min为409 364.10 kW,所需的最小公用工程冷却负荷QC,min为163 763.95kW。介绍了夹点技术,换热网络设计采用夹点之上的设计和夹点之下2步分别优化,并得到最终的综合换热网络。     

甲基叔丁基醚装置的换热网络优化

采用了夹点技术对MTBE装置的现有换热网络进行了节能研究。分别计算出换热系统的夹点温度、最小传热温差以及最小公用工程负荷。找出了现有换热网络中存在的问题。通过对换热网络的分析和优化改造,实现了装置的节能减耗。改造后热公用工程消耗为63.3 kW,节能82.8%;冷公用工程的消耗为103.1 kW,节能73.7%。