换热网络的新设计方法—双温差法

本文从热力学原理、设计准则及优化方法等几方面介绍了换热网络的一种新设计法——双温差法的最新发展状况。由于该法采取了EMAT≤HRAT的设计准则,较传统的单温差法设计的网络具有较少的分枝、旁路及混合等物流数,这不仅减少了网络的单元数,降低了其复杂性,而且换热面积也可能随之降低。这是目前换热网络设计的一种较理想的方法。     

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。     

换热网络集成与优化研究进展

首先回顾了上世纪80年代初期提出的以夹点技术和数学规划法为代表的经典换热网络集成优化方法,进而分别论述了近期换热网络集成优化的主要进展,包括考虑压降、结垢和换热器详细设计等实际问题的换热网络集成优化方法;针对不断升级的环境问题,考虑全生命周期分析、二氧化碳捕集和水系统的换热器网络集成优化方法;以及为进一步提升能量利用效率,将换热网络的边界扩展至多个装置,甚至工业园区的能量系统优化方法。最后展望了今后换热网络集成优化的发展趋势与方向。     

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。     

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     

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。     

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。     

苯乙烯装置换热网络的集成与分析

采用夹点技术对已采用蒸汽凝液余热部分回收的苯乙烯装置进行了能量利用分析,分析表明:现行换热网络需加热公用工程22024.8 kW,通过对换热网络的夹点分析和计算,可得该装置的最小加热公用工程为21489.89 kW,最小冷却公用工程为27064.85 kW.在充分考虑了现行换热网络已有的结构和特点后,提出了最大限度的回收能量的换热网络改造方案.     

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。     

换热网络设计方法的研究进展

回顾了近年来换热网络设计研究的内容和方法。分析了当前求解换热网络最小公用工程设计的3种方法：传统的给定工艺条件的设计法、最近几年得到很大发展的弹性设计法和控制与工艺一体化设计法。阐述了这些方法各自的优势和尚待改进的问题,并指出换热网络的设计同时应考虑先进控制和动态优化,先进控制与工艺一体化换热网络设计是今后的发展方向。     

过程工业换热网络合成研究进展

阐述了过程工业换热网络优化设计的基本方法,分别指出了夹点技术、数学规划法和人工智能法的基本原理、优缺点、应用领域及国内外的发展状况,并对其做了展望,指出需要更接近于工程实际的考虑.     

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。     

基于温度和热容流率同时变化的有分流换热网络弹性设计的研究

A new superstructure model of heat exchanger networks (HEN) with stream splits based on rangers of streams supply temperatures and heat capacity flow rates is presented. The simultaneous optimal mathematical model of flexible HEN synthesis is established too. Firstly, the streams with rangers of supply temperatures and/or the streams with the rangers of heat capacity flow rates are pretreated; Secondly, several rules are proposed to establish the superstructure model of HEN with splits and the simultaneous optimal mathematical model of flexible HEN; Thirdly, the improving genetic algorithm is applied to solve the mathematical model established at the second step effectively, and the original optimal structure of HEN based on the maximum operation limiting condition can be obtained easily; Finally, the rules of heat exchange unit merged and the heat load of heat exchanger relaxed are presented, the flexible configuration of HEN satisfied the operation condition between the upper and down bounds of supply temperature and heat capacity flow rates can be obtained based on the original optimal structure of HEN by means of these rules. A case study demonstrates the method presented in this paper is effective     

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。     

无分流换热网络合成和控制的集成研究

提出了无分流换热网络合成和控制集成的策略和方法、步骤,建立了合成和控制同步优化的数学模型,使得换热网络的合成和控制的集成研究从试探法向数学规划方法发展,从理论研究向实用性方向发展,实现了同时考虑控制要求的换热网络的自动合成。通过示例说明了本文所提方法的有效性和实用前景。     

碳酸二甲酯的合成及换热网络的优化

节能减排越来越受到人们的重视,夹点技术是目前应用最广泛的热集成技术之一。文章利用夹点技术对碳酸二甲酯合成工艺进行了系统用能分析,找出了用能状况不尽合理之处。将碳酸二甲酯合成及精馏四个单元作为一个系统整体考虑,提出了碳酸二甲酯合成及精馏单元的换热网络优化方案。优化后整个系统可以节约低压蒸汽33.7%,节约循环冷却水93.6%。     

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.     

换热器网络灵敏度研究

换热器网络灵敏度是指网络运行参数改变而引起网络各点温度的变化。基于换热器网络固有的线性性质消除矩阵逆的重复运算，导出有效的计算方法，得到整个网络的灵敏度信息，并以具体例子说明该方法的计算潜力，表明在参数变化较大以及参数同时发生变化时该方法也能应用。     

多管程换热器换热网络的合成

Many methods have been proposed for synthesis of heat exchanger networks in recent years, most of which consider single pass exchangers. In this study some evolutionary rules have been proposed for synthesis of multipass exchanger networks. The method is based on the heuristic that optimal networks should feature maximum energy recovery and have the minimum number of shells. The effectiveness of the developed evolutionary rules is demonstrated through some literature examples.