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。     

夹点理论及其在换热网络优化综合中的应用

本文阐述了夹点理论的基本原理,及其在换热网络优化综合中的应用。并利用一工业实例说明如何应用夹点技术进行现有换热网络的分析和改造设计。实践证明,应用夹点理论指导换热网络的综合会取得很好的经济效益。本文还简要说明了为发展夹点理论,作者及其同事们所完成的一些研究工作。     

利用夹点技术分析优化碳酸二甲酯装置换热网络

利用Aspen Plus软件计算出冷流股和热流股的焓变,然后运用夹点技术对碳酸二甲酯反应精馏装置换热网络进行优化分析。计算结果表明,优化后的换热网络节能效果较好。通过小试数据,可以推断中试乃至工业化装置的换热网络节能情况。     

换热网络的夹点设计法

介绍了采用夹点技术进行换热网络的最优综合的三个步骤,即预分析、形成初始网络和调优。采用此法可得到一个最优或接近最优的换热网络     

利用夹点技术设计换热网络

介绍夹点技术的基本概念以及利用夹点技术设计换热网络的原则,列举利用夹点技术设计换热网络过程的实例,并简单介绍换热网络优化方面的基本知识。     

夹点技术在换热网络优化中的应用

换热网络的优化设计是石化行业生产过程中经常遇到的问题,夹点技术在换热网络优化中有着重要的地位。本文简要阐述了换热网络的基本思想以及夹点技术在换热网络中的应用,用一个简单例子说明了如何运用问题表格法来确定换热网络的夹点,并介绍了夹点技术存在的局限性。     

受网络夹点控制的装置的改造分析

本文分析了过程夹点和网络夹点的不同,指出了在改造过程中存在网络夹点,并且节能潜力受网络夹点的控制,同时提出了克服网络夹点的途径,即分流和调整换热网络结构。通过对某炼油厂润滑油加氢补充精制装置的分析。提出了不分流时克服网络夹点的方法,即同一温闰的冷流体按热溶流率CP值减小依次被加热;同一温位的热流体按CP值减小依次被冷却。最后,文章对该装置提出了采用“一改动方案”的改造方案,节能效果和经济效益显著。     

利用夹点技术分析优化甲基叔戊基醚装置换热网络

利用Aspen Plus软件计算出冷流股和热流股的焓变,冷热流股的焓变分别为1.4W和-1.2W,然后运用夹点技术对甲基叔戊基醚固定床装置换热网络进行优化分析.计算结果表明,优化后的换热网络节能效果较好.通过小试数据,可以推断中试乃至工业化装置的换热网络节能情况.     

洗化厂换热网络优化

对某洗涤剂化工厂脱氢Ⅰ装置换热网络利用夹点方法进行了节能分析及优化设计。新的换热网络较原换热网络减少原换热网络中需热负荷和冷却负荷。避免了公用工程的双重浪费,达到降低操作费用的目的。     

换热网络控制分析与设计研究进展

回顾了近年来对换热网络可控性方面的研究,即分析了当前换热网络的两种控制策略:控制性能指数法和旁路优化控制方法。阐述了这些方法的优点和尚待改进的问题,并指出换热网络的设计应同时考虑工艺与控制两方面。提出了工艺与控制集成的设计方法的具体研究思路,并指出换热网络工艺与控制集成设计的方法将成为今后换热网络设计与控制方面研究的发展方向。     

换热网络旁路优化设计

提出了一种可以降低已有换热网络运行费用的旁路优化设计方法,使得网络控制自由度增大,运行费用明显降低。该优化设计方法将网络运行总费用作为目标函数,同时考虑结垢热阻对换热器换热效果的影响,经过多次优化计算确定旁路位置和开度,并根据现场具体情况选择合适的旁路开度下限,确定旁路数目,最终实现网络旁路优化设计。通过示例说明了本文所提方法的有效性和实用前景。     

具有旁路控制的换热网络结构可控性分析

换热网络的旁路控制是调节物流出口温度、节能降耗的有效方法,旁路位置的确定往往是实现最优控制的关键。因此,从控制理论的角度,对比分析具有旁路控制的换热网络结构可控性等结构特性。首先,基于图论的概念通过换热网络结构模型,求取其状态结构图以及状态结构阵。然后根据求解结果分析网络的结构可控性以及控制结构的强度与冗余度。通过实例对比分析证明结构可控性分析的方法从控制理论的角度分析论证了换热网络旁路优化设计结果的可控性,并且方法从换热网络结构模型入手简化了求解过程,为换热网络的旁路优化控制提供一种新的思路。     

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。     

结构可观的换热网络温度测点分析及控制系统设计

复杂换热网络中间温度状态变量众多且变量间耦合严重,若不加以控制与观测,往往不利于物流间的热量传递与安全监测。换热网络的温度测点设置是实施控制的基础,为保证全部状态的可观性,凭经验设置的温度测点往往过多,经济性差,也缺乏理论论证与分析。因此从控制理论的角度,基于结构可观性理论分析换热网络的结构特性。分析旁路设置对换热网络结构可观性的影响,权衡可观性与经济性两方面因素,为实现设置最少的温度测点以满足全部状态的可观性要求,提出了换热网络全部状态可观的温度测点优化设计法。然后,基于相对增益分析,将已有旁路与优化得出的温度测点进行配对,构成换热网络的常规控制系统。最后,以某常减压蒸馏装置脱盐前换热网络为例验证了方法的可行性。     

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。     

Globally optimal synthesis of heat exchanger networks. Part II: Non-minimal networks

In Part I of this work, the synthesis of minimal heat exchanger networks using the isothermal mixing stage-wise superstructure was presented. In this Part II, an extension of the algorithm presented in Part I is made to consider networks that allow multiple solutions regarding heat allocation, that is, they have energy loops where heat loads can be rearranged without changing the overall energy consumption. We extend the strategy of our Part I to use a set of nested loops to enumerate the number of units, the structure of matches, the energy consumption, different values of exchanger minimum approximation temperature (EMAT), and different locations where EMAT is active. All the models used are linear and are aided by capital cost evaluations. As in Part I, we claim global optimality based on our conjectures. Literature examples are solved to show the effectiveness of the algorithm.     

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。     

基于热容流率的换热网络夹点设计法

以Linnhoff换热网络夹点技术理论为基础,提出了在进行换热网络设计时,考虑热容流率随温度发生变化时确定夹点位置的方法,并结合实例进行分析计算。该法对夹点位置、最小温差、公用工程用量的确定更加准确,对投资费用的估算也更接近于实际。     

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。