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基于系统分解方法的换热网络分析与应用

在炼油和化工过程中,节能是现代工业重要研究课题之一,而换热网络是能量回收的主要手段,它的设计水平直接影响到节能的效果。在换热网络的合成设计方面,国内外许多研究者都做了大量的研究工作,并提出了不同的研究方法,主要有3类:狭点技术方法[1]、数学规划方法[2]和基于知识的专家系统方法[3]。这些方法大多是针对新厂的换热网络设计,而针对老厂已有的换热网络结构进行分析,以提高其能量利用率,则很少见诸报道。但这项工作对于老厂现有的换热网络的技术改造颇为重要。通过对换热网络的分析、改造,以较少的投资,获得较大的经济效益,这是提高企业经济效益的一种“短、平、快”的措施。换热网络的分析是提高已有换热网络能量利用率的最有效的方法,主要是通过两个步骤实现:(1)确定各个换热单元的最优的操作参数,包括换热单元的最优热负荷及最优的物流进、出口温度;(2)对换热网络进行核算,并对各个换热单元的换热面积作相应的调整,以满足第一步所求得的各换热单元的最优的操...  (本文共5页) 阅读全文>>

《郑州工业大学学报》198S年10期
郑州工业大学学报

换热网络优化设计进展

0前言在化工生产过程中,一些物流需要加热,而另一些物流则需要冷却,人们希望合理地把这些物流匹配在一起,充分利用热物流去加热冷物流,提高系统的热回收能力,以便尽可能地减少辅助加热和辅助冷却负荷。这里存在着如何确定物流间匹配换热的结构以及相应的热负荷分配问题。换热网络(HeatExchangerNetwork)的主要作用就是在各种条件允许的情况下,尽可能经济地回收所有过程物流的有效能量,以达到减少公用工程耗量的目的。HEN的设计目标通常包括定量(投资费用和公用工程费用)和定性(安全性、运行能力、弹性及控制能力等)两部分,由于实际的HEN含有较多物流且需考虑多种实际因素(如约束、禁止匹配等),因而其设计是一个较复杂的问题。因其在化学工程领域具有显著的节能效益,同时它又是一个数学的混合整数非线性规划(Mixed-IntergerNon-LinearProgramming)问题,因而受到人们的重视。尤其是近20年来,人们在这方面做了大量工...  (本文共6页) 阅读全文>>

《石油化工高等学校学报》1999年03期
石油化工高等学校学报

石油二厂北蒸馏原油换热网络优化

1 夹点的特点近十几年来国外发展起来的夹点技术和系统优化方法为换热网络优化提供了有效的分析工具和设计方法。夹点技术是指在冷、热物流的热回收过程中有一最小传热温差处,即夹点,它决定了最小的加热和冷却公用工程用量,并由此引出若干换热匹配规则,从而可设计出投资和能耗操作费用最小的换热网络,它可以指出不可避免的最小损失是多少,从而为系统设计提供了明确的能量目标[1,2]。2 北蒸馏换热网络的合成该换热网络只有1股冷物流即原油,而热物流11股,温度分布在60~300℃之间,原油与这些热物流换热后最后进加热炉使温度由40℃加热至目标温度240℃。通过“问题表格”法的计算,发现该网络是个夹点以下的问题,该系统的热物流负荷远远大于冷物流的负荷,出现很大的热过剩,所需公用工程冷却负荷约为477.685×105kW,而另一方面还需加热炉来补充热量,出现了双重浪费,从节能角度应该说是一个病态网络,为此我们利用夹点设计法经过反复计算与分析,得到了一个新...  (本文共3页) 阅读全文>>

《石油学报(石油加工)》1980年20期
石油学报(石油加工)

弹性换热网络的直接合成方法

弹性换热网络的直接合成方法胡万里*(哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨150006)周理(天津大学化学工程研究所,天津300072)提要通过对弹性网络性质的分析,提出了一种直接合成弹性换热网络的方法。该法简单,具有普遍性。在弹性结构基础上,用4种极端条件确定网络中的加热器、冷却器及换热器的最大换热面积,以使换热网络具有足够的弹性。关键词换热器网络弹性网络弹性直接合成换热网络技术已在大型化工过程及炼油工艺中普遍应用。换热网络中各物流工艺参数所适应的变动能力,即网络的弹性,已成为普遍关注的问题〔1~4]。目前合成弹性网络主要从两个方面进行。一是在刚性网络基础上,基本不改变换热网络的结构,只对换热器面积作变动,使网络具有足够的弹性,如Linnhof等[5]提出的“灵敏度表”方法、周理等[6]提出的NLP模型方法及其它方法等[7,8]。二是考虑流股参数的波动范围,直接合成在结构上具有弹性的网络。文献[1,9]提出了一些启发式方法,但用这些...  (本文共4页) 阅读全文>>

《新疆石油学院学报》1998年02期
新疆石油学院学报

夹点技术及其在蒸馏装置换热网络中的应用

1节能与化工系统工程化学工业的一个重要特点就是石油。天然气、煤等既是能源又是原料,也就是说减少能源消耗就是节约了原料,就是多出了产品,这使得节能工作在化工工业中有着重要的地位,随着人们能源意识的逐渐加深,节能工作的好坏直接影响到装置的能耗水平、经济效益[人在炼油化工系统中,为了充分利用过程产生的热量,必须采用有效地换热网络。换热网络的组成和换热器尺寸的选取直接关系到投资和运行费用的大小。从经济角度上看,换热网络应既有较高的热力学效率(有效能效率,或称为Wb)[’」,又保持较低的设备运行操作费用,符合现代节能工作的要求。采用常规的工艺计算很难达到效果,所以常常采用系统工程的最优化予以解决卜,。]随着科学技术的发展,现代化工过程工业装置日趋大型化和联合生产化。特别是随着能源危机的加剧以及对环保要求越来越高,以单元操作概念为基础的传统化学工程方法由于忽略了整个系统的优化,没有从整体上达到投入最小和产出最大,因而弊端重重,已经不能适应大...  (本文共6页) 阅读全文>>

《应用基础与工程科学学报》1980年10期
应用基础与工程科学学报

改进的遗传模拟退火算法及在换热网络综合中的应用

改进的遗传模拟退火算法及在换热网络综合中的应用方海鹏冯恩民(大连理工大学数学系,大连116024)俞红梅姚平经(大连理工大学化工学院,大连116012)摘要通过引入相似度和生存期的概念对一般的遗传算法进行了改进,并将改进的遗传算法和模拟退火算法进行了有效的结合.数值计算结果表明,本方法既有较快的收敛速度,又具有更强的获得全局最优解的能力.对一般优化算法难以解决的大规模化工换热网络问题,应用本算法取得了非常满意的结果.关键词遗传算法模拟退火正交设计换热网络综合遗传算法(简记为GA)和模拟退火算法[1](简记为SA)都是求解大规模组合优化问题的随机性方法.最近几年,遗传算法与模拟退火算法相结合又引起了人们的关注,1992年Goldberg提出并行再生模拟退火(PRSA)①,1994年WangLeuo-hong等人将GA和SA串行②,1997年LiXiuxi等人把遗传算法中种群和按适应度进行选择的方法引入模拟退火算法③等等.对于换热网...  (本文共6页) 阅读全文>>