基于C++和智能图表合成最优换热网络的程序设计

在合成最优换热网络时,存在着调优迭代计算时间长、过程复杂等问题,本文围绕这一课题,以智能图表法为理论基础,结合C++的编程思想,以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,利用换热网络优化节能技术编写了换热网络合成软件。该软件具有以下功能:根据冷、热物流相关数据,计算换热网络夹点、生成温—焓组合曲线图并标出夹点温度,计算出最大热回收量和最小能量体用量,根据物流匹配换热规则和智能图表对相关冷热物流进行匹配,计算出冷热物流热交换的热负荷、换热面积、操作费用等,自动合成最优换热网络并将计算结果存于文本文件result.txt中。经实例核算后与其它文献数据对比结果可靠合理,表明该程序应用方便,计算速度快,可大大简化合成换热网络的计算过程。     

夹点计算分析软件的设计与开发

针对换热网络系统能量计算工作量繁杂且准确计算夹点位置困难的问题,根据操作型央点计算的原理,采用单一传热温差法和虚拟温度法计算换热网络的夹点信息,运用问题表格法进行央点计算,确定灾点位置,用Vb6.0设计开发了通用于换网设计和改造的夹点分析计算软件.该软件对常规换网(系统存在一个夹点)、多夹点换网和门槛问题(threshold problem)均能准确分析计算.能计算识别是否门槛问题,判断其是加热或冷却公用工程并计算负荷值;对多夹点换网,显示最小温度夹点信息.通过3个问题表格将换网信息输出,绘制总组合曲线,提高了换热网络能量分析的效率和准确性.节省人量时间和人力,但随网络复杂程度手工输入物流参数工作量增大.对文献实例和某常减压换热网络夹点计算分析均取得满意结果.     

乙烯装置分离系统换热网络优化

针对某石化公司乙烯装置分离系统的用能现状,采用夹点技术对装置分离系统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及最小公用工程负荷,找出了现有换热网络中存在的问题,确立了装置换热网络节能优化的方向和潜力。通过对换热网络的优化改造,可实现装置的节能降耗,优化后的换热网络系统蒸汽消耗量节约26.45%,冷却水消耗量节约2.6%,乙烯压缩机功率可下降10.28%,丙烯压缩机功率可下降1.32%。     

夹点技术在润滑油加氢装置节能中的应用研究

基于某润滑油加氢装置现行的换热网络,利用夹点技术对其进行分析改造,得到了较好的节能效果。以系统总费用最小为目标,求得最优夹点温差为20℃;以夹点温差为20℃,计算得出该装置换热网络的夹点平均温度为186.9℃,最小热公用工程量为2995 kW,最小冷公用工程量为7755 kW;针对换热网络不合理的情况提出了优化改造方案,该方案可实现节约热公用工程2881 kW,占现行热共用工程的43.0%,节约冷公用工程2881 kW,占现行冷公用工程的25.1%,节能效果显著。     

受流股分流限制的石化工艺装置换热网络分析

石化工艺装置在工艺和流程优化的基础上,通过夹点分析可以确定换热网络的最小热、冷公用工程量;同时,为增加装置热能回收利用效率,通常利用夹点之下的余热生产相应压力等级的蒸汽。但是,在工程实践中,由于石化装置冷物流的分流限制,导致夹点之上的热量并不能全部用于加热冷物流,不可避免的引起热量穿越夹点换热。基于夹点技术,建立流股受分流约束的换热网络混合整数线性规划模型。将建立的模型应用于某延迟焦化装置,通过模型求解,获取不可避免的穿越夹点的换热量,指出在夹点附近处冷、热流股的合理匹配方案,并对比分析受流股分流限制和不受流股分流限制的冷、热公用工程,结果表明建立的模型能够为石化工艺装置换热网络设计或改造提供技术支持。     

基于Visio的化工换热网络优化系统开发

换热网络的改造是很多化工企业提高能源回收利用率,降低生产成本的重要手段.夹点技术在对换热网络的优化改造方面,应用最为广泛.在利用夹点技术对换热网络进行改造的过程中,伴随着大量的数学计算.为了简化换热网络改造过程,以Visio作为平台开发了一套用于换热网络改造的化工换热网络优化系统.     

芳烃抽提装置换热网络节能改造

采用夹点技术对某芳烃厂芳烃抽提装置换热网络进行分析,根据夹点技术设计原则找出了其用能不合理的环节和原因,在完全依照夹点技术设计原则情况下,提出最大热回收换热网络改造方案,该方案可使整个芳烃抽提系统节约加热和冷却公用工程分别达到17．11％和19．08％,但改造投资费用较高。在参考夹点技术设计准则的同时考虑到现行的换热网络结构,提出了最小换热网络改动方案,该换热网络方案可节约加热和冷却公用工程分别为12．32％和10．26％,改造投资费用较低。两种方案的投资回收期都比较短。     

基于Excel+VBA的"问题表格法"确定夹点位置的程序设计

在换热网络综合过程中,夹点计算是换热网络优化的主要环节,而"问题表格法"是比较常用而又准确的求取匹配换热的冷热物流间的夹点位置的方法,但需要大量的数学运算.本文基于Excel软件和VBA编程语言,开发出通用化的"问题表格法"以确定夹点位置的电算程序,能准确计算出夹点位置和最小加热(冷却)公用工程负荷,及绘制出总组合曲线.经过大量的运算表明该程序计算准确,速度快,而且,全部过程均在Excel后台完成,只需要输入相关的物流数据,即可输出准确的结果,该电算程序可在工程设计、研究中应用.     

汽油吸附脱硫装置换热网络节能研究

针对某催化汽油吸附脱硫装置换热网络,分析装置流程,并且从整个流程中提取了6股冷物流和4股热物流的初始温度、目标温度、热负荷等数据,选择最小传热温差为15℃,利用夹点技术得到夹点温度为81.5℃,确定了装置的节能目标为节约公用工程量78.5%。然后利用夹点三原则对现有装置的换热网络进行分析,发现该装置夹点之上存在2个冷却器、夹点之下存在1个加热器并且存在1个换热器跨越夹点传热,这造成了能量的不合理利用从而造成能量浪费。针对这几个不合理的传热器,以现有网络为基础提出了增加2台换热器从而消除部分违背夹点原则的环节的换热网络优化方案,最终实现节约冷公用工程量52.8%,节约热公用工程量65.7%的效果。     

化工过程系统多目标夹点分析的模型框架与步骤

减少水、能源和资源利用是化工生产过程中面临的最重要的挑战.通过对化工过程系统进行分析,本文将过程集成技术中的水夹点、热夹点和碳夹点技术相结合,提出多目标夹点分析方法.分析了在化工过程中用水、热公用工程以及碳排放的关系,提出洋葱头修改概念图,增加二氧化碳排放和能源规划环节.在同时考虑化工生产过程中的水、热和能源多方面因素的情况下,提出基于贯序的多目标夹点分析与设计方法,建立了详细的模型框架以及设计步骤.具体步骤如下:(1)基础数据提取;(2)无水回用情况下的新鲜水用量;(3)基于累积流量-累积负荷图,确定最小新鲜水用量和最小废水排放量以及夹点的位置;(4)确定新鲜水节约效率;(5)进行水网络设计:(6)运用累积负荷-累积流量-温度图,确定最大公用工程用量,绘制能量匹配图;(7)从水网络设计图中提取热集成数据,计算最小公用工程数据;(8)计算节能效率;(9)基于累积能源-累积二氧化碳排放组合图,确定最终的能源资源分配.按以上步骤可确定最小新鲜水用量、最小废水排放量、最小公用工程、最小清洁能源使用量.