考虑间接换热额外换热温差的间歇过程储热集成

间歇过程流股间换热有直接换热和间接换热两种方式,通过储热介质进行间接换热会产生额外的换热温差。现有的夹点分析方法考虑间接换热额外换热温差后,难以得到经济且可行的储热集成方案。本文在夹点分析的基础上,提出了一种考虑间接换热额外换热温差的间歇过程储热集成方法。该方法首先使用不同的直接换热和间接换热温差进行热级联分析,确定储热集成后的最小冷、热公用工程用量,识别储热位置和储热量,并依据热级联分析结果,建立时间段温焓图确定储热介质温度,得到储热方案。然后,将储热流股转化为放热时间段的冷流股和需热时间段的热流股,进行换热网络综合与优化,得到符合实际应用的储热集成方案。最后,通过经典实例证明了所提方法的可行性和有效性。     

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...     

基于超结构法的热集成间接式功交换网络综合

换热网络综合的研究和应用对于提高能源利用率已被证明是有效的,而用于回收更高品质能量的功交换网络综合的研究仍处于起步阶段。针对间接式功交换网络综合中复杂推动力约束对流股匹配的制约问题,构建了一种考虑级间热集成的拓展超结构,基于线性拟合压缩机和涡轮机的操作曲线,提出了功源与功阱间流股匹配的识别方法;针对压力、流量与温度的高度非凸非线性关系,提出了采用热集成优化每一级入口温度的松弛策略,建立了以年度总费用最小为目标的混合整数非线性规划模型,通过GAMS求解得到最优的间接式功交换网络结构。最后通过一个算例分析,验证所提方法的有效性和可行性。     

基于超结构法的热集成间接式功交换网络综合

换热网络综合的研究和应用对于提高能源利用率已被证明是有效的,而用于回收更高品质能量的功交换网络综合的研究仍处于起步阶段。针对间接式功交换网络综合中复杂推动力约束对流股匹配的制约问题,构建了一种考虑级间热集成的拓展超结构,基于线性拟合压缩机和涡轮机的操作曲线,提出了功源与功阱间流股匹配的识别方法;针对压力、流量与温度的高度非凸非线性关系,提出了采用热集成优化每一级入口温度的松弛策略,建立了以年度总费用最小为目标的混合整数非线性规划模型,通过GAMS求解得到最优的间接式功交换网络结构。最后通过一个算例分析,验证所提方法的有效性和可行性。     

刍议高温热油储罐结构形式与运行方式

随着渣油加氢工艺技术的应用,为节能增效,炼油企业高温热油储罐逐渐增多,储存重油介质温度高达150~190℃左右,完全不同于常规成品油罐储存的条件,对储罐的安全运行提出了更高的要求。为确保高温热油储罐的安全运行,有必要从储存介质性质、储罐结构形式及储罐日常操作的方式等方面进行认真研究,找出最佳方法,实现热油罐系统的本质安全运行。     

浓硫酸储罐的伴热过程分析

以某w(H2SO4)98％硫酸储罐的伴热过程为例,分析了储罐与内部硫酸和外部环境的对流换热过程,并利用ANSYS Fluent模拟分析了其伴热层、保温层及内壁的温度分布情况.分析发现储罐内壁在硫酸-空气界面区域及伴热管支架焊接区域的腐蚀风险加大,并提出了针对性的建议.     

不同中间载热介质天然气加热炉的研究

天然气加热炉是采用中间载热介质间接加热的一种特殊的炉型形式,中间载热介质的性质及其传热过程的形成是影响天然气加热炉效率的重要关键因素。本文通过天然气加热炉试验系统对大筒体内水和乙二醇两种不同中间载热介质的温度分布和热流场进行了分析比较,研究不同中间载热介质对天然气加热炉换热的影响,并结合工程实际的需要,从中间载热介质的选择和加热炉整体传热结构两方面,提出了改善天然气加热炉效率的有效途径,并获得了国家发明专利授权。     

特殊换热网络算例优化与分析

换热网络综合属于混合整数非线性规划问题,具有严重的非凸、非线性特性。为探讨某些换热网络算例可能存在内部公用工程且年综合费用极低的特殊换热网络结构,本文采用了允许公用工程内置的无分流分级超结构模型。基于布谷鸟搜索算法,通过设置最小换热量阀值及以较小概率接受较差结构来指导换热网络结构进化,建立适用于求解换热网络综合问题的优化算法,并对特殊算例的优化结果进行分析。本文列举3个特殊算例,具有热流体的初始温度高于热公用工程的入口温度或热公用工程的进出口温差较大的特征,改进的布谷鸟搜索算法能够搜索到带有内部公用工程的换热网络结构,且年综合费用得到明显下降。结果表明：对于特殊算例,公用工程内置能够优化换热网络的热量分布,节约换热器面积,有效降低换热网络的年综合费用。     

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…     

基于虚拟温度法的间歇过程换热网络结构优化

在用虚拟温度法得到的间歇过程换热器网络综合的基础上,对间歇过程换热网络的结构优化问题进行了研究。主要内容包括:在以时间段模型为基础,用虚拟温度法综合间歇过程得到的直接换热网络的基础上,寻找各时间间隔的子换热器网络内的热负荷回路;以一定的规则断开回路,对总换热器网络进行结构优化,使最后的总换热网络既能够减少换热单元数目,又满足年度总费用最小。     

有分流换热网络的弹性设计-基于温度波动情形

提出了基于温度波动的有分流换热网络的超结构模型和同步优化的弹性设计方法。首先对于起始温度在一定范围内波动的物流进行预处理。即分段处理。然后建立换热网络同步优化的数学模型,最后对分段物流进行合并,并通过能量松弛方法得取满意一定弹性要求的换热网络结构。     

换热器结垢与换热网络裕量设计方法研究进展

从结垢现象影响换热系统正常运行的角度出发,介绍了近几年换热网络裕量设计以及针对结垢问题不同学者研究出的换热网络优化设计。总结了在换热网络设计中对换热器清洗时序、清洗周期优化或者增加换热网络的裕量设计的不同换热网络设计最优方法,但这些方法都是在换热网络设计之初,考虑换热器结垢最严重的情况即换热网络在“最差”工况下进行的优化,因此优化得到的换热网络难以保证换热网络全运行周期的持续节能优化。本文结合现有换热网络设计方法的利弊,针对结垢过程的慢时变、持续特点,提出一种基于长周期持续节能的换热网络设计优化方法,在换热网络设计之初,定量分析结垢对网络结构的影响,以换热网络全周期累积总费用为目标函数,实现换热网络的最优综合。     

基于专家系统和遗传算法的换热网络的建模和优化

A new superstructure from of heat exchanger networks(HEN) is proposed based on expert system (ES). The new superstructure from is combined with the practical engineering.The different investment cost formula for different heat exchanger is also presented based on ES.The mathematical model for the simultaneous optimization of network configuration is established and solved by a genetic algorithm.This method can deal with larger scale HEN synthesis and the optimal HEN configuration is obtained automatically.Finally,a case study is presented to demonstrate the effectiveness of the method.     

基于持续节能的多周期换热网络优化设计

在石油化工工业中,换热网络的操作条件时常发生改变,尤其是结垢热阻随运行时间不断增大。针对操作条件的改变,有研究者提出多周期换热网络最优综合的设计与改造方法。但是,这些方法不涉及结垢热阻对设计结果的影响。然而,换热器结垢不可避免,传热系数随之改变,将导致操作工况偏离最优值,难以实现持续节能优化。以多周期换热网络优化为基础,提出一种基于持续节能的多周期换热网络综合设计方法,以换热网络累积总费用为目标函数,考虑换热器结垢对多周期换热网络优化结果的影响,进而实现多周期换热网络的最优综合。首先,结合示例分析换热器结垢对多周期换热网络优化结果的影响,得出考虑到结垢热阻的影响多周期换热网络在各个周期内的优化结果将改变;然后,基于持续节能优化,以换热网络累积总费用为目标函数,提出一种多周期换热网络优化方法;最后,结合示例验证了该设计方法的有效性。     

基于经济目标和分解协调策略的换热网络最优设计

分析了换热网络在过程系统中的功能 ,从火用分析和火用经济学的角度提出了换热网络最优合成设计的实用火用经济目标函数 ,它包含了网络的流动火用损费 ,且可分解为各个换热单元的总费用之和 .在换热网络目标函数可分解性的基础上 ,本文又进一步提出了换热网络分解协调优化的研究策略 ,它是在各个匹配单元 (子系统 )和整个换热网络结构 (复杂系统 )之间进行优化协调 ,并获得换热网络的最优结构和各匹配单元的最优操作参数 .最后 ,通过一换热网络的最优合成 ,说明了该方法的应用前景     

柔性换热网络综合与清洗计划同步优化(英文)

A novel methodology is presented for simultaneously optimizing synthesis and cleaning schedule of flexible heat exchanger network (HEN) by genetic/simulated annealing algorithms (GA/SA). Through taking into account the effect of fouling process on optimal network topology, a preliminary network structure possessing twofold oversynthesis is obtained by means of pseudo-temperature enthalpy (T-H) diagram approach prior to simultaneous optimization. Thus, the computational complexity of this problem classified as NP (Non-deterministic Polynomial)-complete can be significantly reduced. The promising matches resulting from preliminary synthesis stage are further optimized in parallel with their heat exchange areas and cleaning schedule. In addition, a novel continuous time representation is introduced to subdivide the given time horizon into several variable-size intervals according to operating periods of heat exchangers, and then flexible HEN synthesis can be implemented in dynamic manner. A numerical example is provided to demonstrate that the presented strategy is feasible to decrease the total annual cost (TAC) and further improve network flexibility, but even more important, it may be applied to solve large-scale flexible HEN synthesis problems.     

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。     

Minimizing investment cost for multi-period heat exchanger network retrofit by matching heat transfer areas with different strategies

Multi-period heat exchanger network (HEN) retrofit is usually performed by targeting and matching heat trans-fer areas. In this paper, based on the reverse order matching method we proposed previously, three strategies of matching heat transfer areas are proposed to minimize the investment cost for the retrofit of HEN in multi-period, in which replacement of heat exchangers, addition of heat exchangers and addition of heat transfer areas are performed. We demonstrate the procedures through three scenarios, including maximum number of substituted heat exchangers after retrofit, minimum additional heat transfer areas in the retrofitted HEN, and minimum investment cost for retrofit. The strategies are extended to a single period HEN retrofit problem. The results of multi-period and single period HEN retrofit problems indicate the effectiveness of the strategies. More-over, these results are better than those reported in literature. The strategies are simple and easy to implement, which are of great benefit to large-scale HEN retrofit in practice.     

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。     

考虑压力因素的柴油加氢改质装置换热网络改造

在换热网络设计和改造中考虑压力因素,可以提高换热网络的经济性。本文采用夹点技术,针对某炼厂柴油加氢改质装置,提出了3种不同程度考虑压力因素的换热网络优化方案。方案1为最大热回收方案,不考虑压力约束,回收热量最大但投资也最高;方案2,在考虑可更换反应进料泵的前提下,考虑压力因素,适合于该换热网络的新设计;方案3,在维持反应进料泵不动的前提下,考虑压力因素,适合于该换热网络的改造。方案2和方案3均较方案一明显地减少了设备投资费用,具有更好的经济效益,说明了在换热网络综合中压力因素不可忽视。