吉化炼油厂第二常减压换热网络的优化节能研究

应用换热网络软件包 ,对吉化炼油厂第二常减压换热网络进行了优化节能研究 ,找出了原有换热网络存在的问题 ,通过换热网络的合成、分析、换热器优化设计及流程模拟 ,提出了对原有换热网络优化改进的方案 ,并进行了优化设计 .改进后换热网络的初底油换后温度由原来的 30 2℃提高到 32 2℃ ,2 0 0 0年 5月大检修期间改造开车一次成功 ,2 0 0 0年 6月对装置进行了技术标定 ,其各项指标均达到了设计值 .每年直接节省燃料油 4918吨 ,年节能效益 6 88万元 ,设备投资 15 0万元 ,改造投资回收期 2 .6个月 ,节能效益可观 .     

运用窄点技术对原油常减压换热网络优化改造设计

采用“窄点技术”对原油常减压装置换热流程优化改造。结果表明：原油换后终温从252℃提高到302℃；在减炉出口温度由380℃提高到398℃情况下，加热炉总能耗由5937．3kW降到3341．63kW；节约燃料费140.55万元／年；优化后，总换热面积仅需2100m^2，设备利旧率100％，节约设备投资330万元。达到了降低能耗、改造费用尽可能少之目的。同时对原有换热流程进行了剖析，指出其不合理之处。     

运用窄点技术对原油常减压换热网络优化改造设计

采用“窄点技术”对原油常减压装置换热流程优化改造。结果表明:原油换后终温从252℃提高到302℃;在减炉出口温度由380℃提高到398℃情况下,加热炉总能耗由5 937．3 kW降到3 341．63 kW;节约燃料费140．55万元／年;优化后,总换热面积仅需2 100 m2,设备利旧率100％,节约设备投资330万元。达到了降低能耗、改造费用尽可能少之目的。同时对原有换热流程进行了剖析,指出其不合理之处。     

脱碳工艺中管壳式换热器的模拟及优化

运用Aspen Plus对脱碳工艺中管壳式换热器进行模拟和优化,设计出符合国家标准的管壳式换热器.设计和模拟过程中,充分考虑各股物流的相态变化,利用Property Analysis模块生成物料相图,分析换热过程中的相变情况.结合手工计算,采用HEATER和HEATX模块简捷计算所需换热面积,初选出符合国家标准的管壳式换热器.在换热面积裕量及压力降许可范围内,调整参数变量,优化换热器.模拟优化结果表明:经过调整优化后,相同热负荷条件下,换热器实际换热面积节省21.4%.模拟和优化过程降低了实验费用,提高了工作效率.     

基于夹点技术的加氢裂化装置换热网络节能改造

基于炼油厂加氢裂化装置现行换热网络,利用夹点技术对其进行分析改造,得到了较好的节能效果。首先以夹点温差为20℃,计算得出该装置换热网络的夹点温度为125℃,最小热公用工程量为10 449kW,最小冷公用工程量为49 193kW;针对换热网络不合理的情况提出节能改造方案,然后对提出的节能方案进行严格模拟,确定该方案可节省57.89%的热公用工程和27.76%的冷公用工程,投资回收期为1.2a。     

换热网络系统软件HENS V2.0

<正> HENS换热网络系统软件是青岛化工学院计算机与化工研究所采用数据库、过程模拟、专家系统等现代技术,在微型计算机上开发成功的系统软件。可用于进行换热网络的最优合成,换热网络的分析,换热器的最优设计,换热网络的流程模拟,换热网络的灵敏度分析。HENS在网络最优合成上采用了人工智能法解决了一次实现最优合成的问题;HENS在网络分析上采用了线性规划法,可得出进出换热器的最佳温度,从而使热回收量最大;     

减黏裂化换热管束腐蚀泄漏机理与防护研究

研究了减黏裂化装置换热器腐蚀破坏机理,通过现场形貌观察、扫描电子显微镜（SEM）微观形貌、能谱分析（EDS）及腐蚀挂片实验相结合的手段,找出了换热器内部换热管、折流板的环烷酸腐蚀破坏原因,进一步分析了环烷酸对碳钢的腐蚀原因;继而通过多种材料腐蚀挂片实验比对,提出了防腐措施。结果表明,减黏裂化装置换热器的腐蚀泄漏与原油的含水量、高酸值、换热器的工作温度及材质有关,对原油进行脱水处理、合理地改变换热器的工作温度和材质,能够有效地减少减黏裂化装置换热器的腐蚀破坏。     

渣油高温换热器结垢原因与防垢剂研究

通过对辽河减粘渣油在高温下形成的积垢物进行分析和测试，查明了渣油高温换热器结垢的原因。建立了渣油高温换热实验室模拟装置，研究了渣油化学组成，加工温度及在设备内停留时间等因素对形成积垢的影响，研制的多功能渣油防垢剂经实验室模拟装置性能评价，防垢效果良好。     

连续重整装置换热网络节能研究

采用夹点技术对连续重整生产过程进行用能分析,找出系统中用能不合理的环节,在不改变装置主要设备的前提下,针对这些环节对换热网络进行改造,实现了装置的节能降耗。现行换热网络热公用工程用量为43 664 kW,冷公用工程用量为25 139 kW。夹点温差确定为20℃,根据冷热组合曲线图,确定夹点位置在110℃处,最小热公用工程量为36 742 kW,最小冷公用工程量为18 216 kW,装置的节能潜力为热公用工程15.9%,冷公用工程27.5%。参考夹点设计原则并考虑现行的换热网络结构,提出了换热网络的改造方案:拆除一台加热炉,新增五台换热器和一台冷却器。最终可节约热公用工程4 584 kW,节能10.5%;节约冷公用工程4 580 kW,节能18.2%,节能效果显著。     

换热网络动态数学模型及其求解

以能量守恒为基础,建立了换热网络的机理动态数学模型,利用Visual Basic编程语言,运用显式差分法求解了该偏微分方程组。得到了当某流体入口温度扰动后,所有换热器出口温度的动态响应,求解结果表明所建立的动态数学模型符合实际情况,并成功应用于加氢裂化装置的高压换热网络的仿真培训。     

运用夹点设计法对一实际换热网络的改造

随着能源价格的不断提升,化工企业的节能降耗成为紧迫必行的任务。通过在对一实际过程的换热网络结构分析的基础上提取热、冷工艺物流,在给定的最小传热温差（20℃）限制下运用夹点设计法合成具有最大热回收的新换热网络;采用断开热负荷回路、取消热负荷较小的换热器达到减少换热器个数、简化网络的目的;由于热负荷转移造成了某些换热器传热温差违反最小传热温差限制、甚至出现传热温差为负值（违反热力学第二定律）的情况,采用能量松弛法恢复这些换热器的传热温差至给定的最小传热温差。经过调优后换热器网络总换热设备个数与原实际网络的相同,但与原实际网络相比,热、冷公用工程均节省1220kW。     

换热网络的弹性分析

提出了一个换热网络弹性分析的有效方法,该方法以换热网络过程模拟为基础并把灵敏度系数用于过程模拟的调节和加速收敛的过程中.换热网络的模拟过程模仿了一个过程的调节控制过程,在此过程中[1],具有干扰变量、控制变量和调节变量,干扰变量可取不同的值,控制变量也可以重新设置.整个弹性分析的过程(包括弹性指数的计算和固定状态的可行性分析)完全象是一个实际过程的操作,回避了以往复杂的数学规划求解问题.本法求解过程具有真实的物理意义,并编制了通用计算机程序并用实例进行了检验.     

气-气热管换热器的优化选型设计

热管是一种传热效率极高的新型传热元件 ,由热管组成的热管换热器具有结构紧凑、有利于控制酸露点腐蚀、工作可靠等优点。这种换热器在热能利用、废热回收等方面应用广泛。热管换热器形式多样、结构复杂 ,因而如何选择其形式是工程应用中的一个重要环节。以气 -气热管换热器中的典型代表———热管空气预热器为例 ,详细阐述了热管换热器整体优化设计及优化选型方法。以年净收益最大为目标函数 ,建立了优化设计的数学模型 ,并采用穷举法和复形调优法对热管换热器的热管基管直径、冷热流体侧翅片间距、翅片厚度、管束横向管间距及冷热流体的迎风流速进行优化。开发了热管换热器优化选型程序 ,同时通过对实例进行计算和分析 ,并与常规设计计算结果进行比较 ,最后得出结论 :通过优化设计既可节省大量的初始投资 ,又可降低运行成本 ,从而获得可靠的经济效益 ,为工程设计提供了设计思路。     

应用双层混合遗传算法优化大规模换热网络

换热网络综合优化问题是典型的混合整数非线性规划(MINLP)问题,存在局部极值众多的特点,特别是对于大规模换热网络来说,要做到全局寻优,难度极大。混合遗传算法能够对换热网络进行优化,但对大规模的换热网络的优化效率并不高。本文采用先通过混合遗传算法对换热网络进行初步优化,然后划分换热网络为若干换热独立的子网络,对产生的子网络分别进行单性遗传进化。结果表明,该方法对大规模换热网络的优化具有较高的优化效率。     

换热网络的优化改进

本文基于对换热网络的灵敏度分析提出了选择换热网络最佳调节变量和改进换网结构及参数的方法,建立了数学模型并给出求解步骤。计算了一个实例以说明本文方法的使用过程。     

管壳式换热器自动化设计及三维结构模拟

利用编程语言VisualBasic对绘图工具AutoCAD进行了二次开发 ,编写了具有三维绘图功能的管壳式换热器计算机辅助设计软件 .该软件既可以完成管壳式换热器的自动化设计 ,同时程序中设置的可视化对话窗口 ,也可以实现设计者对具体参数和结构的选择 ,充分体现设计者的设计思想 .本软件除可完成平面工程图纸的绘制外 ,最大特点是可将设计结果以三维结构展现出来 .     

浮头式换热器的结构改进及流场模拟分析

为了消除传统浮头式换热器浮头端存在的流动死区,本文采用数值模拟软件ANSYS FLUENT,对浮头式换热器壳程流体的流动进行数值模拟,模拟结果证明浮头式换热器浮头端管箱内存在介质流动的死区,同时提出了4种改进结构,并利用ANSYS FLUENT对改进后的换热器壳程流场进行模拟分析,结果表明,4种结构均可有效消除流动死区,而浮头端与壳程旁路相连,有流出旁路的结构最能保持壳程内流体流动,也最为合理。该结构对提高换热器的换热效率,减少换热器故障具有十分重要的工程意义。     

Heat transfer performance evaluation of one-stream heat exchangers and one-stream heat exchanger networks

One-stream heat exchangers and one-stream heat exchanger networks are widely used in engineering. In this paper, the heat transfer performance evaluation of one-stream heat exchangers and one-stream heat exchanger networks is analyzed with the concepts of entropy generation rate, entropy generation number, revised entropy generation number, entropy resistance, entransy dissipation rate, entransy dissipation number and generalized thermal resistance. For the analyzed one-stream heat exchangers, our numerical results show that the extremum value of the entransy dissipation rate and the minimum values of the entropy resistance and the generalized thermal resistance always lead to the largest heat transfer rate or the lowest temperature of the cooled object,while the minimum values of the other parameters do not always. For the analyzed one-stream heat exchanger networks, the minimizations of entransy dissipation rate, entransy dissipation number and generalized thermal resistance always correspond to the lowest average temperature of the cooled objects, while the minimizations of the other parameters do not. Therefore, only the extremum entransy dissipation principle and the minimum generalized thermal resistance principle are always applicable for the heat transfer performance evaluation of the systems in this paper, while the applicability of the other parameters is conditional.     

应用于换热网络优化的混合遗传算法性能研究

换热网络综合优化属于系统热集成技术的重要研究方向。换热网络综合优化技术研究对于节约能源、保护环境和提高高耗能企业的市场竞争力具有重要意义。然而,由于换热网络综合优化模型本身属于MINLP问题,形式复杂且解空间大,经典的梯度寻优很难凑效。本文建立了以年总费用函数为优化目标的换热网络综合优化模型,提出了应用改进的混合遗传算法用于换热网络综合优化,并以基本遗传算法为对照,对混合遗传算法的用于换热网络综合的性能进行了研究。实例研究表明改进的混合遗传算法能更有效地进行换热网络综合优化。