節(jié)能設(shè)計(jì)4換熱網(wǎng)絡(luò)說明書

1、換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1.1 換熱絡(luò)設(shè)計(jì)1 1.1 熱集成術(shù)概述在大型過中，大量需要換熱的流股，一些物流需要被加熱，一些物流需要被被冷卻。大型過以提供的外部公用工程種類繁多，如不同等級的蒸汽，不同溫度的冷凍劑、冷卻水等。為提高能量利用率，節(jié)約資源與能源，就要優(yōu)先考慮系統(tǒng)中各流股之間的換熱、各流股與不同公用工程種類的搭配，以實(shí)現(xiàn)最大限度的熱量回收，盡可能提高工藝過程的熱力學(xué)效率。熱集成網(wǎng)絡(luò)的分析與，本質(zhì)上是設(shè)計(jì)一個由熱交換器組成的換熱網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)中所有需要加熱和冷卻的物流都達(dá)到工藝流程所規(guī)定的出口溫度，使得基于熱集成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行費(fèi)用與換熱投資費(fèi)用的系統(tǒng)總費(fèi)用最小。Aspen 能量分析器采用過最優(yōu)化的進(jìn)行

2、過程熱集成的設(shè)計(jì)，其是夾點(diǎn)技術(shù)。它主要是對過的整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)冷熱物流之間的恰當(dāng)匹配、冷熱公用工程的類型和能級選擇；加熱器、冷卻器及系統(tǒng)中的一些如分離器、蒸發(fā)器等在網(wǎng)絡(luò)中的合適放置位置；節(jié)能、投資和可操作性的三衡；最終的優(yōu)化目標(biāo)是總年度運(yùn)行費(fèi)用與投資費(fèi)用之和（總年度費(fèi)用目標(biāo)）最小，同時兼顧過的安全性、可操作性、對不同工況的適應(yīng)性和對環(huán)境的非定量的過程目標(biāo)。目前，換熱網(wǎng)絡(luò)主要有三種：試探法、夾點(diǎn)技術(shù)、數(shù)學(xué)規(guī)劃法。其中，夾點(diǎn)技術(shù)以其使用簡單、直觀和靈活的優(yōu)點(diǎn)被廣泛的使用。因此，夾點(diǎn)技術(shù)不僅可以用于熱回收換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化集成，而且可用于合理設(shè)置熱機(jī)和熱泵、確定公用工程的等級和用量，去除“瓶頸”、提高生

3、產(chǎn)能力，分離污染排放等的集成，減少生產(chǎn)用水消耗，減少氣1.1.2 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)現(xiàn)通過對工藝流程流股進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，利用 Aspen Energy Analyzer V8.4 設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)，其主要步驟如下：（1）工藝流程物流提取；（2）分析總成本費(fèi)用與Tmin圖確定最小傳熱溫差；（3）利用提取出的物流數(shù)據(jù)繪制冷熱物流合曲線圖（Composite Curve）、總1換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書組合曲線（Grand Composite Curve）和應(yīng)用物流（4）找出夾點(diǎn)及最小冷、熱公用工程用量；合曲線（Utility Composite Curve）；（5）自動配導(dǎo)出優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，對非夾點(diǎn)配、換熱面積小等

4、情手動調(diào)優(yōu)，構(gòu)建優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)。1.1.2.1 物流提?。ǔ跏脊に嚵鞒蹋┩ㄟ^ Aspen Energ Analyzer V8.4自動導(dǎo)入功能物流進(jìn)行提取，并手動檢查物流示：，增刪部分物流，選擇公用工程的類型及溫度。對物流提取提取見表 1-1 所表 1-1物流提?。ǔ跏脊に嚵鞒蹋?物流名物流符號進(jìn)口溫度/出口溫度/熱容流率/（kJ/C·h ）換熱量/(kJ/h)0213_To_0214217.9180.018904371707550406_To_040759.630.0-_To_0212217.0180.018919270079450417_To_0418117.6113.0353361

5、625820423_To_042444.664.0124862417780412_To_041374.597.9-54943260317_To_031815.830.0326274633250209_To_0210294.4180.0-226696520312_To_0313-54.940.0-55957620109_To_011035.2-180.0-51651670404_To_040530.058.0250207005470215_To_0216218.0180.018880471717130219_To_0220197.055.5-31814438To CondenserT0402_T

6、O_0419100.299.9-14568299To CondenserT0406_TO_041472.572.00.00.0To ReboilerT0406_TO_0415114.7116.6-2613924換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1.1.2.2 最小傳熱溫差的確定（初始工藝流程）我們在 Aspen Energy Analyzer V8.4 中評估了最小傳熱對系統(tǒng)得系統(tǒng)總費(fèi)用與最小傳熱溫差的曲線如下圖 1-1 所示。性的影響，獲圖 1-1 總成本費(fèi)用與Tmin圖3To ReboilerT0402_T _0420120.5120 6206003 18147 9722ToondenserT0401_T

7、O_040181.658.7-17457670Toonde serT0405_TO_0 06Duplicate65.059.6-3792485To ReboilerT0405_TO_0412Duplicate73.774.5-5412974To ReboilerT0401_TO_0417Duplicate116.3117.6-18233452To CondenserT0404_TO_042899.799.0-22021399To ReboilerT0201_TO_022462.680.2-357162993To CondenserT0201_TO_022148.9-63.6-375729604

8、To ReboilerT0404_TO_0429120.4120.5-22033816To CondenserT0403_TO_043164.039.9-34002To ReboilerT0403_TO_042697.399.7-502955F0401_heat31.932.010764813331F0302_heat22.2-35.0867144964350F0301_heat-63.530.04979465354F0201_heat17.9100.027853622881617R0205_heat207.3200.01764091290752換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1-2 熱回收網(wǎng)絡(luò)公用工程成本

9、與Tmin圖由上圖 1-2 可知，熱公用工程和冷公用工程Tmin 的增大而增大，而且二者用量平行增加。對于費(fèi)用而言，Tmin一個最佳值，當(dāng)Tmin 增加時，夾點(diǎn)處換熱器面積減少，投資費(fèi)用也迅速下降，但是超過最低值后，由于外加熱、冷卻單元數(shù)增加，投資費(fèi)用又開始增加。再分析圖 1-1 總成本費(fèi)用與Tmin圖，當(dāng)最小傳熱溫差Tmin=11時，總成本費(fèi)用達(dá)到最小。我初步選取小傳熱溫差為 11 設(shè)置最小傳熱溫差后，設(shè)置完成如下圖 1-3 所示：圖 1-3 設(shè)置最小傳熱溫差圖再通過繪出冷熱物流合曲線圖（Composite Curve）、總組合曲線（Grand合曲線（Utility Composite Cu

10、rve），如圖 1-4、圖 1-5、Composite Curve）和應(yīng)用物流圖 1-6 所示：4換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1-4 冷熱物流線圖1-5 總組線圖1-6 應(yīng)用物流合曲線5換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1.1 2.3 初始工藝程改進(jìn)由圖 1-4 冷熱物流合曲線可以看出，夾點(diǎn)的兩側(cè)有因?yàn)槲镔|(zhì)汽化潛熱所造成的較長“熱平臺”，導(dǎo)致整體工藝流程可回收的熱量很小。分析夾點(diǎn)上方冷物流流股溫焓組合曲線熱平臺性質(zhì)后，我們對 T0404 醋酸回收塔、T0406 精 VAC 塔、T0401 醋酸塔分別進(jìn)行了熱泵技術(shù)、雙效技術(shù)及中段換熱技術(shù)改造，從而實(shí)現(xiàn)更大能量的回收利用， 降低冷熱公用工程消耗量，節(jié)約生產(chǎn)成本。下面分別對

11、各技術(shù)改進(jìn)及節(jié)約能耗說明。1. .2.3.1 T040 熱泵技術(shù)改進(jìn)本項(xiàng)目采用 Aspen Plus V8.4 對醋酸回收塔（T0404）進(jìn)行了塔頂汽相壓縮式熱泵技術(shù)和塔底液相閃蒸式熱泵技術(shù)改進(jìn)，并將計(jì)算出的公用工程消耗量進(jìn)行對比。三種分離方案流程圖如圖 1-6（圖中中間方案為 頂汽相壓 式改進(jìn)方案，右側(cè)為塔底液相閃蒸式改進(jìn) 案）所示：圖 1-6 醋酸回收塔（T0404）三種分離方案分別對上述三種精餾分離方案進(jìn)行流程的模擬與運(yùn)算，并將三種分離方案的運(yùn)行計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總對比(公用工程成本按照設(shè)計(jì)任務(wù)書中所提供的價格數(shù)據(jù)：低壓蒸汽（0.8MPa）：1.0 元/噸； 示：200 元/噸、中壓蒸汽（4

12、MPa）：240/噸、電：0.75 元/千瓦、冷卻水：對匯率為 1=6.8727)，計(jì)算結(jié)果如所表 1-3離方案能耗情況6項(xiàng)目案塔頂汽相壓縮式熱泵方案塔底液相閃蒸式熱泵方案冷公用工程負(fù)荷/KW-4867.336-410.327-373.325冷公用工程用量/kg/h838437.22370682.13264308.225冷公用工程成本/元/h923.010577.812770.7957熱公用工程負(fù)荷/KW4868.48800換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書由上表可以看出，使用熱泵精餾的兩種方案雖然相比于案增加了壓縮機(jī)，產(chǎn)生了相應(yīng)的費(fèi)用，但是它們的熱公用工程消耗量卻為零，同時 CO2 的排放量大幅度降低，符合

13、綠色生產(chǎn)的發(fā)展要求。將壓縮機(jī)所產(chǎn)生的費(fèi)用與較，發(fā)現(xiàn)使用泵精餾方案的成本依舊大幅度降低，是的熱公用工程消耗進(jìn)行比案的 15%左右，取得了很好的效益，因此對該塔 T0404 使用熱泵精餾方案利潤可觀。通過上述兩種熱泵精餾技術(shù)地改進(jìn)，均取得了喜人的成果，將兩種熱泵精餾改進(jìn)方案相比于案能耗節(jié)約情況匯總?cè)绫?1-4 所示：表 1-4 熱泵精餾分離方案節(jié)能效果對比一覽表從上述表格數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，兩種分離改進(jìn)方案均取得了非常節(jié)能效果。其中熱公用工程的節(jié)約均達(dá)到了 100%。通過對比，塔頂汽相壓縮式熱泵方案可以減少的公用工程費(fèi)用成本，以及具有更大的碳減排效果，故最終選擇塔頂汽相壓縮式熱泵精餾分離方案進(jìn)行方案改進(jìn)

14、。1.1.2.3.2 T0406 雙效技術(shù)改進(jìn)本項(xiàng)目采用 Aspen Plus V8.4 對精 VAC 塔（T0406）進(jìn)行了順式和逆式雙效精餾技術(shù)改進(jìn)，并將計(jì)算出的公用工程消耗量進(jìn)行對比。三種分離方案流程圖如圖 1-7（圖中中間方案為順式雙效改進(jìn)方案，右側(cè)為逆式雙效改進(jìn)方案）所示：7項(xiàng)目塔頂汽相壓縮式熱泵方案塔底液相閃蒸式熱泵方案冷公用工程節(jié)約百分比/%91.592.33熱公用工節(jié)約百分比/%100100CO2 排放減少百分比/%87.5581.51公用工程成本降低百分比/%87.8883.41熱公用/kg/h869800工程成本/元/h5.00電量/KW0413.595614.137壓縮機(jī)

15、耗電成本/元/h0309.7938459.9967CO2 排放/kg/h1152.421143.477213.046成本總計(jì)/元/h3198.7951387.6065530.7924換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1-7 精 VAC 塔（T0406）三種 離方案分別對上述三種精餾分離方案進(jìn)行流程的模擬與運(yùn)算，并將三種分離方案的運(yùn)行計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總對比(公用工程成本按照設(shè)計(jì)任務(wù)書中所提供的價格數(shù)據(jù)：低壓蒸汽（0.8MPa）：1.0 元/噸； 示：200 元/噸、中壓蒸汽（4MPa）：240 元/噸、電：0.75 元/千瓦時、冷卻水：匯率為 1=6 8727進(jìn)行計(jì)算)，計(jì)算結(jié)果如表 1-5 所元對表 1-5三種

16、分離方案能耗情況一覽表由上表可以看出，使效精餾的兩種方案雖然相比于案增加了離心泵，產(chǎn)生了相應(yīng)的費(fèi)用，但是它們的冷、熱公用工程用量卻大為下降，并且公用工程成本也降低了很多，同時 CO2 的排放量也得到了一定的降低，符合綠色生產(chǎn)的發(fā)展要求。將離心泵所產(chǎn)生的費(fèi)用與案的冷、熱公用工程消耗進(jìn)行比較，雙效精餾的生產(chǎn)成本也遠(yuǎn)小于普通精餾，依舊取得了很效益，因此對該塔 T0406 使效精餾方案相當(dāng)可行。通過上述兩種雙效精餾技術(shù)地改進(jìn)，均取得了喜人的成果，將兩種雙效精餾改進(jìn)方8項(xiàng)目案順式雙效方案逆式雙效方案冷公用工程負(fù)荷/KW-2603.476-1234.375-923.447冷公用工程用量/kg/h44846

17、9.472212630.981159071.091冷公用工程成本/元/h493.7073234.0773175.1164熱公用工程負(fù)荷/KW2607.6371693.3051706.443熱公用工程用量/kg/h4613.5762995.8893019.133熱公用工程成本/元/h1218.9489791.5426797.6799離心泵耗電量/KW05.4711.630離心泵耗電成本/元/h04.09611.2233CO2 排放/kg/h617.255402.721404.499成本總計(jì)/元/h1712.65621029.716974.0197換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書案相比于案能耗節(jié)約情況匯總?cè)绫?

18、1-6示：表 1-6 雙效精餾分離方案節(jié) 效果對比一覽表從上述表格數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，兩種分離改進(jìn)方案均取得了較節(jié)能效果。通過對，可以發(fā)現(xiàn)逆式雙效方案以減的公用工程費(fèi)用成本，以及具有更大的碳減排效果為優(yōu)選改進(jìn)方案，故最終選擇逆式雙效精餾分離改進(jìn)方案。1. .2.3 3 T0401 中段換熱技術(shù)改本項(xiàng)目采用 Aspen Plus V8.4 對醋酸塔（T0401）進(jìn)行了中段換熱技術(shù)改進(jìn)，并將計(jì)算出的公用工程消耗量進(jìn)行對比。分離方案流程圖如圖 1-8 所示：圖 1-8 醋酸塔（T0401）分離方案分別對上述兩種精餾分離方案進(jìn)行流程的模擬與運(yùn)算，并將它們的運(yùn)行計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總對比(公用工程成本按照設(shè)計(jì)務(wù)書中

19、所提供的價格數(shù)據(jù)：低蒸汽（0.8MPa）：200 元/噸、中壓蒸汽（4MPa）：240 元/噸、電：0.75 元/千瓦時、冷卻水：1.0 元/噸；美元對匯率為 1=6.8727進(jìn)行計(jì)算)，計(jì)算結(jié)果如表 3-5 所示，并將兩種方案的節(jié)能效果進(jìn)行對比，如表 1-7 所示：表 1-7 兩種分離方案能耗情況一覽表9項(xiàng)目塔頂冷凝器預(yù)熱器 E1塔間再沸器 E2塔底再沸器成本總計(jì)普通精餾塔分介質(zhì)類型冷卻水中壓蒸汽熱負(fù)荷/KW-4980.9384966.872用量/kg/h858006.2508787.664項(xiàng)目順式雙效方案逆式雙效方案冷公用工程節(jié)約百分比/%52.5964.53熱公用工程節(jié)約百分比/%35.

20、0634.56CO2 排放減少百分比/%34.7634.47成本降低百分比/%39.6343.13換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書表 1-8 中段換熱分離方案節(jié)能效果一覽表由上述表格可以看出，普通精餾所使用的再沸器介質(zhì)中壓蒸汽消耗較大，碳排放況嚴(yán)重！在當(dāng)前倡綠色協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的背景下，綠色化工、節(jié)能化工成為一種趨勢。節(jié)能需求日益增長，本項(xiàng)目對該塔設(shè)預(yù)熱器 1 及塔間再沸器 E2 將一大部分中壓蒸汽用低壓蒸汽替代，有效降低了高品味的公用工程的消耗量，減少了生產(chǎn)成本。符合綠色生產(chǎn)的發(fā)展要求。因此對該塔 T0401 使用中段換熱方案可行。1.1.2.4 物流提取（改進(jìn)工藝流程）在進(jìn)行了熱泵技術(shù)、雙效技術(shù)等技術(shù)改進(jìn)

21、后，再次使用 Aspen Energy Analyzer V8.4對改進(jìn)工藝流程進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，改進(jìn)工藝流程的冷熱物流所提取的如下表1-9 所示:表 1-9物流提?。ǜ倪M(jìn)工藝流程）10物流名物流符號進(jìn)口溫度/出口溫度/熱容流率/（kJ/C·h ）換熱量/(kJ/h)SX-WL7_To_SX-WL8109.7109.2677485033874250213_To_0214217.9180.01890447170783RB-WL2_To_RB-WL4200.999.6187679190009190405_To_040659.630.0-_To_0212217.0180.01891927

22、006679SX-WL3_To_SX-WL477.9105.0-3387425項(xiàng)目中壓蒸汽減少百分比/%CO2 減排百分比/%成本降低百分比/%段換熱方案4 .8714.735.99離方案成本/元/h749.55042654.6491中段換熱改進(jìn)方案介 類型冷卻水低壓蒸汽低壓蒸中壓蒸汽熱負(fù)荷/KW-6188.4882268.7591415.7822489.892用量/kg/h1066016.2503726.2612325.3124405.255成本/元/h931.2646577.6504360.47311330.7746換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1.1.2.5 最小傳熱溫差的確定（改進(jìn)工藝流程）我們在

23、 Aspen Energy Analyzer V8.4 中對改進(jìn)后的工藝流程進(jìn)行分析，獲得系統(tǒng)總費(fèi)用與最小傳熱溫差的曲線如下圖 1-9 所示：110317_To_031815.830 03261846313602 9_To_021294 4180.0-226696330312_To_0313-54.940.0-5595608RB-WL8_To_RB-WL9120.0120.367801897175179080109_To_011035.2-180.0-51651690215_To_0216218.0180.018880571717120219_To_0220197.055.5-31814506

24、To CondenserT0402_TO_0416100.199.64223434021117170To ReboilerT0402_TO_0424120.4120.610719065821176586To CondenserT0405_TO_0405Duplicate65.059.6-3745459To ReboilerT0405_TO_041073.674.5-6111776To CondenserT0406-3A_TO_SX-WL172.872.588435863324353To CondenserT0403_TO_041954.832.9-40661To ReboilerT0406-3

25、B_TO_0413158.1158.8-6131751To ReboilerT0403_TO_0420100.1100.25126025734349F0401_heat30.232.044158133F0302_heat22.2-35.0867174964411F0301_heat-63.530.04987466235F0201_heat17.9100.027855022878975R0205_heat207.3200.01764101290733換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書圖 1-9 總成本費(fèi)用與Tm n圖分析圖 1-1 總成本費(fèi)用與Tmin圖，當(dāng)最小傳熱溫差Tmin=28時，總成本費(fèi)用達(dá)到最小。我們

26、最終選取最小傳熱溫差為 28，設(shè)置最小傳熱溫差后，通過繪出合曲線圖（Composite C rve）、組合曲線（Grandomposite Curve）冷熱物流和應(yīng)用物流合曲線（Utility Composite Curve），如圖 1-10、圖 1-11、圖 1-12 所示：圖 1-10 冷熱物流合曲線圖12換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1-11 總曲線圖1-12 應(yīng)用物流溫 組合曲線并得到本流程既定的換熱目標(biāo)參數(shù)匯總數(shù)據(jù)，如圖 1-1所示：1-13熱目標(biāo)參數(shù)匯總數(shù)據(jù)13換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書從圖 1-13 可以得到本項(xiàng)目熱夾點(diǎn)溫度為 22.2°C，冷夾點(diǎn)溫度-5.8。從可以看本項(xiàng)目可以通過工藝物

27、流間的內(nèi)部換熱來減少較多的公用工程消耗，降低生能耗，節(jié)約生成本。1.1.2.6 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在夾點(diǎn)溫度和公用工程確定的情況下，可進(jìn)行物流之間的換熱匹配。利用夾點(diǎn)技術(shù)對換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在各種條件的情況下，盡可能進(jìn)行工藝物流間的內(nèi)部換熱，以回收過程余熱和減少公用工程消耗，降低投資花費(fèi)。換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)主要來自三個方面：換熱單元（）數(shù)、傳熱面積、公用工程消耗。而最低年總費(fèi)用可同時考慮所有投資費(fèi)用因素（換熱面積、單元數(shù)及結(jié)構(gòu)材料等）和所有運(yùn)行費(fèi)用因素（公用工程耗量等），是換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中常用的優(yōu)化設(shè)目標(biāo)。下圖 1 14 為初始換熱網(wǎng)絡(luò)：圖 1-14 初始換熱網(wǎng)絡(luò)由上圖可看出，原始流程中只有用冷公用

28、工程向流程中的高溫工藝物流降溫和熱公用工程向流程中的低溫工藝物流供熱，冷、熱工藝物流之間并無相互換熱，因此冷、熱公用工程耗量較大。本項(xiàng)目用 Aspen Energy Analyzer V8.4 對上述換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分流以及換熱設(shè)計(jì)，自動匹配生成十種換熱網(wǎng)絡(luò)方案可供選擇，如表 1-10 所示。14換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1-10自動匹配生成的十種換熱網(wǎng)絡(luò)據(jù)對比表15DesignTotalCost/Cost.s-1Area/m2UnitsShellsCap.CostIndexHeating/KJ.h-1Cooling/KJ.h-1Operating Cost Index/Cost.s-1方案一4.722e

29、-0027067.174938622257814.928132.7654855831.252.416e-002方案二4.687e-0026909.470241552223842.998132.7654855831.252.415e-002方案三4.730e-0027088.743138622265449.078132.7654855831.252.416e-002方案四4.652e-0026899.103939532190242.468132.7654855831.252.415e-002方案五4.640e-0026875.992338532176922.848132.7654855831.2

30、52.417e-002方案.642e-0026902.775938522180215.718132.7654855831.252.415e-002方案七4.624e-0026862.697837512160783.468132.7654855831.252.417e-002方案八4.615e-0026863.419036502153769.048132.7654855831.252.415e-002方案九4.726e-0027060.210339622261578.218132.7654855831.252.416e-002方案十4.726e-0027060.067039622261502.8

31、18132.7654855831.252.416e-002初始方案5.904e-0014887.9228341556281.6467801059.79122648758.285.745e-001換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書根據(jù)表 1-10 各自動匹配方案對比分析，可以發(fā)現(xiàn)方案八換熱方案總花費(fèi)最小，且更加簡潔，便于建設(shè)和調(diào)控。因此綜合考慮總花費(fèi)以及冷熱公用工程耗量，方案八為本項(xiàng)目所自動匹配提供的最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，熱網(wǎng)絡(luò)如圖 -15 所示。圖 1-15自動匹配生成的平 年換熱成本最優(yōu)換熱網(wǎng)絡(luò)方案在分析生成的平均年換熱成本最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)中，按照最小換熱器臺數(shù)原則，還可以去掉若干臺換熱器。同時非夾點(diǎn)匹配的換熱器的情況

32、出現(xiàn)，導(dǎo)致熱量的浪費(fèi)，下面將此方案進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)動調(diào)優(yōu)改造。1.1 2.7 換熱網(wǎng)絡(luò)手動調(diào)優(yōu)改造與原始流程相比，自動生成的方案八冷、熱公用工程負(fù)荷均大大降低，但方案中仍然一些不合理的地方，所以需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造。改造如下：（1）刪除環(huán)形路徑（Loops）環(huán)形路徑是由換熱網(wǎng)絡(luò)中的工藝物流、換熱器所的封閉。根據(jù)夾點(diǎn)理論產(chǎn)生的以總年度費(fèi)用成本最小為綜合目標(biāo)的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，常常產(chǎn)生一些閉合的環(huán)形路徑，這些環(huán)形路徑會產(chǎn)生多于 Euler 通用網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算出的最小換熱器數(shù)目，即增加多余的換熱器匹配單元，使投資增加。換熱網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)環(huán)形路徑，也說明網(wǎng)絡(luò)中著多余的系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)，當(dāng)被控參量產(chǎn)生波動時，會在定運(yùn)行，增

33、加調(diào)控難度。中產(chǎn)生震蕩，影響換熱網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)本項(xiàng)目中 E130 與 E146 出現(xiàn)環(huán)形中；同樣 E141 與 E147 形成環(huán)形，其中 E130 可以刪去，將熱負(fù)荷合并至 E146，刪除 E147，將熱負(fù)荷合并到 E141；同樣 E118與 E148 形成環(huán)形，刪除 E148，將熱負(fù)荷合并到 E118；E131 與 E119 也形成環(huán)形回路，刪除 E131，將熱負(fù)荷合并到 E119，將所有（2）刪除小面積的換熱器剔除后，檢查后續(xù)情況。16換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書對于自動匹配出的換熱網(wǎng)絡(luò)方案中，有些換熱器能量很小，這些換熱器的設(shè)置并不合理，可以撤除。（3）刪除直通路徑直通路徑是以熱公用工程為起點(diǎn)，經(jīng)換熱器

34、、工藝物流到冷公用工程的一條路徑。在直通路徑上，任意一個換熱器的熱負(fù)荷變化都會影響其他換熱器的工作，可能出現(xiàn)加熱器的熱負(fù)荷從熱公用工程傳遞到冷公用工程，從而引起公用工程的多余消耗。由換熱網(wǎng)絡(luò)中未發(fā)現(xiàn)直通路徑，在此不再詳述對應(yīng)的改造（4）調(diào)整冷熱公用工程。在該換熱網(wǎng)絡(luò)方案中，發(fā)現(xiàn)有些換熱器換熱面積過大，使用原公用工程負(fù)荷較小，則更換負(fù)荷更大的公用工程，以減少換熱面積。經(jīng)過上述改造，換熱網(wǎng)絡(luò)手動優(yōu)改造方案 下圖 1-16示。圖 1-16 手動調(diào)優(yōu)方案優(yōu)化前原流程熱網(wǎng)指數(shù)和目標(biāo)百分率數(shù)據(jù)、生成平均年換熱成本最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的熱網(wǎng)指數(shù)和目標(biāo)百分率數(shù)據(jù)及手動調(diào)優(yōu)后熱網(wǎng)指數(shù)和目標(biāo)百分率數(shù)據(jù)匯總至熱網(wǎng)指數(shù)和目標(biāo)百分

35、率對比表中，如下表 1-11 所示。17換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書1-11各換熱方案熱網(wǎng)指數(shù)和目標(biāo)百率對比表18Designotal Cost/Cost.s-1Total Cost/% of TargetArea/m2UnitsShellsCap CostIndexCap Cost/% of TargetHeating/KJ.h-1Cooling/KJ.h-1Operating CostIndex/Cost.s-1Operating Cost/% of Target初始方案5.904e-001951.9854887.9228341505523.0735.3263576416.20118432247.4

36、55.745e-0013375.17方案八4.615e-00274.4126863.4236502153769.0448.898132.7654855831.252.415e-002141.89手動調(diào)優(yōu)4.595e-00274.2687166.5229442134509.2648.608132.7654855831.252.415e-002141.89換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明書可見通過自動設(shè)計(jì)的熱網(wǎng)優(yōu)化方案降低了較多的冷熱公用工程消耗，在自動設(shè)計(jì)年換熱成本最優(yōu)方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)過進(jìn)一步手動調(diào)優(yōu)，共降低了本裝置原設(shè)計(jì)方案 92.2%的換熱運(yùn)行成本，節(jié)能效果著。1.1. .8 換熱網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證將 Aspen Energy Analyzer V8.4 手動設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案應(yīng)用到最終的工藝流程設(shè)計(jì)中，進(jìn)行驗(yàn)證，最終可證明手動設(shè)計(jì)方案可行。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容參照源文件中換熱網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證。源文件已附文件中，文件名為“產(chǎn) 10 萬噸醋酸乙烯