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700万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目换热网络集成说明书
换热网络集成说明书
中南大学PIE团队1
700万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目换热网络集成说明书
目录
换热网络集成说明1
1.1概述1
1.2换热网络设计1
1.2.1物流信息提取2
1.2.2最小传热温差的确定2
1.2.3节能效果4
1.3换热网络可行性验证5
中南大学PIE团队1
700万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目换热网络集成说明书
换热网络集成说明
1.1概述
我国国民经济正处于一个高速发展的时期,这就不可避免地出现能源消耗的
大幅度上升。当前我国的能源消费量已超过世界能源消费总量的10%,但是我国
的人均能源消费量仅约为世界平均水平的50%,这种情况表明未来我国经济发
展所面临的能源问题将更加突出、更加严峻。为了保证国民经济持续、快速、健
康地发展,必须合理、有效地利用能源,不断提高能源利用效率。
在大型过程系统中,存在大量需要换热的流股,一些物流需要被加热,一些
物流需要被被冷却。大型过程系统可以提供的外部公用工程种类繁多,如不同压
力等级的蒸汽,不同温度的冷冻剂、冷却水等。为提高能量利用率,节约资源与
能源,就要优先考虑系统中各流股之间的换热、各流股与不同公用工程种类的搭
配,以实现最大限度的热量回收,尽可能提高工艺过程的热力学效率。
热集成网络的分析与合成,本质上是设计一个由热交换器组成的换热网络,
使系统中所有需要加热和冷却的物流都达到工艺流程所规定的出口温度,使得基
于热集成网络运行费用与换热设备投资费用的系统总费用最小。
Aspen能量分析器软件采用过程系统最优化的方法进行过程热集成的设计,
其核心是夹点技术。它主要是对过程系统的整体进行优化设计,包括冷热物流之
间的恰当匹配、冷热公用工程的类型和能级选择;加热器、冷却器及系统中的一
些设备如分离器、蒸发器等设备在网络中的合适放置位置;节能、投资和可操作
性的三维权衡;最终的优化目标是总年度运行费用与设备投资费用之和(总年度
费用目标)最小,同时兼顾过程系统的安全性、可操作性、对不同工况的适应性
和对环境的影响等非定量的过程目标。
目前,换热网络合成主要有三种方法:试探法、夹点技术、数学规划法。其
中,夹点技术以其使用简单、直观和灵活的优点被广泛的使用。因此,夹点技术
不仅可以用于热回收换热网络的优化集成,而且可用于合理设置热机和热泵、确
定公用工程的等级和用量,去除“瓶颈”、提高生产能力,分离设备的集成,减
少生产用水消耗,减少废气污染排放等。
1.2换热网络设计
中南大学PIE团队1
700万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目换热网络集成说明书
1.2.1物流信息提取
选择相变点进行物流分段,通过AspenEnergyAnalyzer的自动导入功能物流
信息进行提取,并手动检查物流信息,增删部分物流,选择公用工程的类型及温
度。下面以前三个工段为一个部分进行换热网络优化。
1.2.2最小传热温差的确定
图1-1总成本与△Tmin的关系图
在设计换热网络时,△Tmin的选择与换热网络
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