換熱網(wǎng)絡(luò)多級綜合策略研究.pdf

1、過程系統(tǒng)能量綜合、優(yōu)化是當(dāng)今高耗能過程工業(yè)節(jié)能的重要手段。其對節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，建設(shè)低投入、高產(chǎn)出、低消耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的國民經(jīng)濟(jì)體系具有十分重要的意義。努力提高高耗能工業(yè)能源利用率，解決我國能源供應(yīng)不足的矛盾，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要一環(huán)，是國家經(jīng)濟(jì)安全的重要保障。 本文針對我國過程工業(yè)能源利用率較低的現(xiàn)狀，在綜合研究分析國內(nèi)外先進(jìn)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體過程工業(yè)中的某些實(shí)際問題，研究開發(fā)較為優(yōu)化的過程能量系統(tǒng)

2、，以期能夠?yàn)檫^程工業(yè)中新廠的建設(shè)、老廠的改造提供借鑒性建議。 首先，從能量的本質(zhì)屬性出發(fā)，結(jié)合熱力學(xué)第一、第二定律，用換熱網(wǎng)絡(luò)傳熱過程的火用損費(fèi)用代替冷、熱公用工程費(fèi)用作為目標(biāo)函數(shù)中的操作費(fèi)用，提出了換熱網(wǎng)絡(luò)火用經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)，并對該目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分解、分級，逐級求解，以此求取換熱網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差?；趽Q熱網(wǎng)絡(luò)的溫焓圖，在平衡的熱、冷組合曲線上隨機(jī)地選取相垂直的兩點(diǎn)，取兩點(diǎn)之間的積分微元，并沿組合曲線對其進(jìn)行分段積分，整體性求解換

3、熱網(wǎng)絡(luò)傳熱過程的火用損。 研究分析了污垢對換熱網(wǎng)絡(luò)溫度波動(dòng)及其在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中傳遞的影響。基于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的換熱器相互影響因素進(jìn)行研究，定性及定量分析污垢對換熱網(wǎng)絡(luò)傳熱性能、溫度波動(dòng)在系統(tǒng)中的傳遞，并考慮消除其負(fù)面影響的應(yīng)對措施。提出溫度傳遞系數(shù)的概念，并基于溫度傳遞系數(shù)的概念，制作溫度傳遞系數(shù)表，進(jìn)而獲得需要改進(jìn)換熱網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和信息，該表可以成為工程師們分析、評價(jià)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中溫度干擾傳遞的一個(gè)有力工具。 綜合考

4、慮換熱網(wǎng)絡(luò)的操作費(fèi)用、清洗時(shí)間、清洗費(fèi)用以及清洗停產(chǎn)造成的損失等因素。建立了最佳清洗周期數(shù)學(xué)模型，確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中各個(gè)換熱單元的最佳清洗周期。并給出了合成氨變換系統(tǒng)及CO<,2>脫除系統(tǒng)換熱器的最佳清洗周期結(jié)果，對于工廠實(shí)際檢修、清洗換熱設(shè)備的時(shí)間、周期具有參考意義。 考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中換熱單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)化傳熱對整個(gè)換熱網(wǎng)絡(luò)的影響，并考慮壓降約束在各個(gè)換熱單元中的分配。在考慮壓降約束的基礎(chǔ)上，對換熱網(wǎng)絡(luò)涉及的單體換熱設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)設(shè)

5、計(jì)。對于同一流股，整體壓降約束在所涉及到的單個(gè)換熱器當(dāng)中按面積比例線性宏觀初始分配，并以詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行二次分配。經(jīng)過換熱器詳細(xì)設(shè)計(jì)，綜合出的新能量系統(tǒng)與現(xiàn)場能量系統(tǒng)的比較結(jié)果表明了該方法的可行性?；趽Q熱網(wǎng)絡(luò)的溫度傳遞系數(shù)分析，能夠定量地求得決策變量和參數(shù)對狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生的影響，可以求得狀態(tài)變量隨決策變量的變化。為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套換熱網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置，可進(jìn)行單個(gè)換熱單元的傳熱實(shí)驗(yàn)，或若干臺(tái)換熱器串、并聯(lián)組成小規(guī)