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。     

焦炉煤气制天然气工艺中甲烷化的仿真系统

焦炉煤气制天然气对拓宽天然气的供应渠道和提高焦炉煤气的清洁利用效率具有重要意义,与焦炉煤气制甲醇等相比,有能源利用率高、耗水量低、无二氧化碳排放等优势.为了提高能源利用率,提出了焦炉煤气制天然气专利工艺,建立了首套焦炉煤气甲烷化合成天然气全流程工业试验装置.甲烷化催化剂及配套工艺是项目的核心部分,因此对甲烷化反应进行准确的仿真计算,对于指导项目设计和生产操作有着重要意义.通过建立甲烷化反应的数学模型,并运用化工动态流程仿真优化系统(Dynamic Simulation& Optimization System,DSO)平台对工业化装置和工业试验装置进行了全过程仿真.实验结果表明,整个过程能够很好地反映装置正常工况时的运行情况.     

某常减压装置换热网络节能改造

应用夹点技术对某炼油厂常减压蒸馏装置换热器网络的用能状况进行分析,找出其瓶颈所在,对整个网络进行调优,提高拔头油换热终温、网络可操作性和操作弹性,求得最小网络投资和操作费用。根据现有换热网络流程结构,收集、提取相关冷热流股的数据,按照问题表格法进行夹点计算,确定原换网的最小传热温差、夹点位置及相关用能信息。绘制原换热网络格子图进行用能诊断,分析其中存在的不合理用能问题,确定能量回收目标和节能潜力;依据夹点设计法基本原则,同时考虑到现行换热网络结构,分两步进行整体调优。优化连接方式、换热顺序,充分利用原有换热器,首先考虑夹点处物流的匹配,然后分别向两头进行物流间的匹配换热,重新匹配某些冷热流股,调整局部传热温差,使换热器的负荷及温差更趋于合理。制定出两套改造方案,计算了改造费用和投资回收期,分析了两方案的优劣。两方案均消除了原换热网络中违反夹点设计基本原则的不合理用能现象,节约了加热和冷却公用工程费用,在原生产换热网络的基础上,两方案分别将拔头原油的换热终温提高了12℃和17℃,同时提高了整套装置操作弹性。     

天然气回收装置换热网络优化设计

对某天然气回收装置换热网络的节能潜力进行了研究,应用夹点分析法找出了原换热网络不合理的环节及原因,并据此对该装置的换热网络进行优化设计,形成翻新设计方案.该翻新设计改进了换热网络中不合理的环节,使装置换热网络的加热公用工程和冷却公用工程分别节省37.7％和27.4％的电能.优化改进后的换热网络提高了过程能量回收能力,每年可节省电能37.6万kWh,达到了降低过程能耗的目的.     

工艺装置间单股热进出料分析与建模

石化工业中,联系上下游装置的物流一般都是在上游装置被冷却至一个较低温度,又在下游装置被加热到工艺要求的温度,重复的冷却升温造成了很大的能量损失。考虑装置之间的热进出料能有效的避免能量的损失,但是不适当的热出料温度不仅不能达到节能的效果,只会增加操作的复杂性,甚至还会造成热公用工程的增加。本文通过分析上下游装置的温焓图,结合夹点技术与数学规划法,研究不影响上游装置公用工程的情况下,工艺装置间单股热进出料的最高温度,并建立相应的数学模型,以原油蒸馏装置与柴油加氢装置的热进出料为例进行研究,结果表明上下游装置总公用工程量显著降低,增加了能量回收利用效率。     

甲苯歧化进料预热过程的热力学分析与改进

运用流程模拟软件PRO/Ⅱ进行甲苯歧化(TDP)过程模拟,构造新鲜进料和补充进料预热过程的能级-热量(ε-Q)图,对进料预热过程进行热力学分析,发现存在不合理混合、重复冷却升温和大温差换热火用损。应用夹点分析估算2股进料的理论换热终温,确定换热流程优化调整目标,通过热联合及低温余热利用,对冷热物流进行合理匹配,极大减小了过程火用损。分析表明,改造后2股进料混合火用损分别减小54.1%、16.3%,冷热升温火用损减小40.1%,大温差火用损减小25.0%,2股进料换热终温分别提高了9.0℃、22.3℃,加热炉及加热器负荷相应降低,各环节均表现出较大的节能潜力。经济分析表明换热器的投资费用为94639.84$,节能效益约为126750.49$,投资回收期为0.75年,效果明显。     

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。     

考虑源-荷不确定性的电冷热气多能流优化建模与实时仿真技术

为了加强能源之间的耦合作用,在源-荷不确定性条件下,提出了电冷热气多能流优化建模与实时仿真技术研究。利用电力系统的节点电压表示电力系统运行的电流,采用电力节点功率平衡方程,建立了电力系统模型,基于板式换热器和供水管中冷源的热量交换,满足设备的供冷需求,在考虑源-荷不确定性的基础上,构建供冷与供热系统模型,由于天然气系统模型的耗能主要由燃气输送加压站流量决定,采用方程式模式描述了天然气系统模型,根据天然气系统节点的气量平衡原理,建立天然气系统模型,实现了电冷热气多能流的优化建模。通过布置算例系统结构,验证了电冷热气多能流模型的有效性,加强了能源之间的耦合作用。     

基于启发式方法的弹性换热网络的合成

换热网络设计一般是在冈定的工况下进行的,然而系统运行时物流进口温度,流量等参数受各种因素的影响不可避免会在一定范围内波动.因此,要求合成的换热网络必须具有一定的弹性.针对工业实际换热网络优化改造的同时需要考虑其弹性的问题,本文在启发式方法的基础上,根据物流特性,提出了合成弹性换热网络的具体步骤.在换热面积足够的条件下,物流温度町以通过调节公用工程物流流量或设置旁路进行控制.本文提出了旁路设置的启发式规则.以某石化厂蜡油加氧装置作为案例分析,根据启发式规则和具体步骤提出了使其换热网络弹性化的优化改造方案.优化后可节约加热公用工程4954 kW,节约操作费用562万元·年-1,投资回收期为1.3年.     

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。     

Energy recovery and abatement potential of CO_2 emissions for an integrated iron and steel making enterprise

The typical features for an integrated iron & steelmaking industry are high energy consumption and CO2 emission.The traditional BF-BOF process in an integrated Iron and steelmaking enterprise produces a large amount of residual heat and energy,which has great potential for recovery and abatement potential of CO2 emissions.In this paper,for an integrated Iron & steelmaking enterprise of 10 million tons per year in capacity,the residual heat and energy recovery analysis was conducted.It is indicateded that th...     

虚拟化数据中心全局能耗优化调度方法

虚拟化数据中心的制冷和供电设备能耗比重大且浪费严重,但当前虚拟化能耗优化的研究仅考虑IT设备能耗,针对该问题,通过对数据中心能耗逻辑的研究,提出一种虚拟化数据中心全局能耗优化调度方法。该方法通过感知数据中心负载和热分布状况,依据虚拟化调度规则生成动态调度策略,并对虚拟设备组的制冷供电设备进行同步调度,减少数据中心冗余制冷和设备空载损耗,以此最小化数据中心能耗。实验结果表明,该调度方法可节省制冷设备近26％的冗余制冷,并提升供电设备8％左右的供电效率,提高数据中心的能耗有效性,降低整体能耗。     

Green data centers: Using hierarchies for scalable energy efficiency in large web clusters

The growth in the demand for web services requires increasing processing capacity to maintain adequate response time to customer requests and, consequently, results in an increase in the energy consumption to support this infrastructure. This work is directed to the energy saving in large scale web server clusters, towards “green” data center construction. Energy consumption reduction is fundamental due to the economic and environmental aspects involved: energy generation has high costs and produces millions of tons of carbon. However, while saving energy, the quality of service offered to the customers should be maintained above an acceptable minimum level. Our solution involves optimization techniques, the use of Dynamic Voltage and Frequency Scaling technology (DVFS), and the application of a hierarchical architecture that uses a heuristic approach to define the cluster configuration at each instant.     

基于联合调度的抽油机群控系统能耗特征分析

为提高抽油机在群控系统操作下的能耗特征分析精度,减少功率损耗,提出一种基于联合调度的抽油机群控系统能耗特征分析方法.设计直流供电配置下的抽油机群控系统架构,利用整数线性规划构建联合调度模型.利用粒子群算法调整系统网络偏差,采用进程代数语言形式化描述系统,把构件接口级别当作能耗特性定义,使用CSP模型完成抽油机群控系统操...     

邻域自适应粒子群算法求解地源热泵区域 能源系统鲁棒优化调度问题

针对地源热泵区域能源系统中冷热负荷和机组效能的不确定性, 本文提出了一种考虑双重不确定性的鲁棒优化调度方法. 首先, 基于多面体不确定模型描述调度模型中的鲁棒变量. 然后, 针对建筑冷热负荷不确定性, 采用对偶原理将双层优化模型等价为单层优化模型; 对于机组效能不确定性, 采用场景法进行分析. 最后, 采用多目标优化约束处理方法处理鲁棒优化调度模型中的约束条件. 同时, 为更加高效、准确求解所构建的优化调度模型, 提出了一种邻域自适应粒子群优化算法(NAPSO). 实验结果表明, 在制冷和制热工况下, 与经验运行策略相比, 本文所提方法可分别减少7.22%和5.55%的系统运行成本, 是一种解决地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度的有效方法.     

基于GT-SUITE与Simulink的车辆驱动冷却系统联合仿真分析

为降低纯电动汽车的能耗、提高电池的续航里程,联合GT SUITE与Simulink搭建整车驱动冷却系统和动力系统模型,对某纯电动汽车的热平衡性能进行分析。在所考察工况及电子水泵最大转速条件下,冷却回路最高水温远低于系统设计的温度限值,存在优化空间。通过过程优化,寻找合适的电子水泵转速,在满足系统设计要求的同时,最大限度地减少能耗,为热管理系统控制策略的制定提供参考。     

生物质气化耦合燃煤发电系统热经济性分析

为了充分利用我国丰富的生物质资源,改善现有能源结构,实现节能减排,本文通过某350MW燃煤机组建立了一种生物质气化耦合燃煤发电机组工艺系统。基于热功转换原理,充分考虑生物质气化耦合燃煤发电系统特点,采用等效焓降法对该系统进行热经济性分析。分析结果表明,生物质气化炉产生的高温气化气进入炉膛再燃可替代大量燃煤,显著降低CO2排放量;同时,经冷却器降温后的高温气化气显热可回收至8号高压加热器,能进一步降低机组热耗,提高机组效率。因此,相较生物质直燃发电,生物质气化耦合燃煤发电是一种经济的技术改造手段,能够显著降低燃煤消耗,优化能源结构,提高生物质资源的利用效率,降低碳排放,也是我国实现并达到2030年非化石能源发电量占比不低于50%目标的重要途径。     

考虑CO2排放量的能量枢纽运行配置优化

多能源系统通过电、热、气等不同形式能源在生产、传输、消费等多个环节进行协同优化为解决能源与环境问题提供了新方案.能量枢纽(EH)作为多能源系统的耦合环节,其配置方案对多能源系统的优化运行至关重要.在此背景下,本文提出了一种考虑CO2排放量的含电力、热能、天然气等不同形式能源的能量枢纽优化运行配置方案.在考虑CO2排放量的基础上,提出一个多目标优化问题,并采用遗传算法(GA)求解整体优化问题,从而实现社会效益最大化,CO2排放量最小化的目标.最后通过不同配置算例的分析比较验证所提方法的有效性,为能量枢纽的建设和运行提供理论和技术支撑.     

锦界直接空冷发电机组运行系统优化研究

分析了锦界直接空冷机组经济指标差的原因,重点阐述了锦界直接空冷机组进行运行系统优化过程、运行系统优化后节能降耗的效果以及以后需要解决的问题。用数据说明了运行系统优化对直接空冷机组节能降耗的贡献,作为实例,以供同类机组借鉴。     

能效查询处理与优化可行性初探

随着数据管理需求的不断增长,降低与控制数据中心的能耗成为一个挑战性问题. DBMS 是数据中心核心软件,能效查询处理与优化是其中一个重要议题. 本文提出了新型的能耗代价评估模型,通过评估查询计划的时间和能耗代价,考察了不同优化目标在不同硬件条件下对查询处理的影响. 实验表明,传统硬件下面向性能的优化与面向能耗的优化结果是一致的;在新硬件条件下,两者结果则不同,可以改进数据库系统能效.