第四章 過(guò)程系統(tǒng)技能---夾點(diǎn)技術(shù)

1、 4.1緒論 4.2夾點(diǎn)的形成及其意義 4.3換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo) 4.4換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo) 4.5換熱網(wǎng)絡(luò)改造綜合 4.6蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化綜合 4.7分離系統(tǒng)優(yōu)化綜合 4.8反應(yīng)器的熱集成 換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化依據(jù)現(xiàn)行的換熱網(wǎng)絡(luò)是否合理？若不合理，則那些環(huán)節(jié)不合理？系統(tǒng)有多大的節(jié)能潛力？應(yīng)如何進(jìn)行節(jié)能改造？能量目標(biāo)換熱單元數(shù)量目標(biāo)換熱網(wǎng)絡(luò)面積目標(biāo)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)傳統(tǒng)方法及數(shù)學(xué)法的缺點(diǎn)：傳統(tǒng)方法及數(shù)學(xué)法的缺點(diǎn)： （1）第一定律：不能真正說(shuō)明能量損失的原因； （2）第二定律：很抽象，實(shí)際過(guò)程中難以應(yīng)用； （3）純粹數(shù)學(xué)意義上的優(yōu)化，到目前還僅限于換熱物流數(shù)目較少的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，數(shù)學(xué)方法還很不

2、成熟，不僅經(jīng)常得不到答案，而且合成的網(wǎng)絡(luò)很復(fù)雜，難于實(shí)際應(yīng)用。 夾點(diǎn)技術(shù)的原理1978年由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的B.Linnhoff教授提出，經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用研究，已成為過(guò)程工業(yè)節(jié)能的一種先進(jìn)且特別實(shí)用的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于煉油、石油化工、造紙、制藥等幾乎所有過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè)部門(mén)。據(jù)一項(xiàng)1994年的統(tǒng)計(jì)資料，夾點(diǎn)技術(shù)在全世界的工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目在2500個(gè)以上。曾有人對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的評(píng)價(jià)是可以代替20年的的工程經(jīng)驗(yàn)，在最流行此技術(shù)的時(shí)候，世界上的一些大公司專門(mén)成立了夾點(diǎn)技術(shù)組，日本三菱化學(xué)公司曾專門(mén)請(qǐng)B.Linnhoff的博士進(jìn)行輔導(dǎo)學(xué)習(xí)和應(yīng)用。 夾點(diǎn)技術(shù)適用于過(guò)程系統(tǒng)過(guò)程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和節(jié)能改造。1.定義定義 過(guò)程

3、系統(tǒng)：過(guò)程系統(tǒng)：過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè)中的生產(chǎn)系統(tǒng)。 過(guò)程工業(yè)：過(guò)程工業(yè)：以處理物料流和能量流為目的的行業(yè)。例：化工、冶金、煉油、造紙、水泥、食品、醫(yī)藥、電力 2.組成 要想獲得能量的最優(yōu)利用，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)整體優(yōu)化，即三要想獲得能量的最優(yōu)利用，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)整體優(yōu)化，即三個(gè)子系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化。個(gè)子系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化。 夾點(diǎn)技術(shù)主要是優(yōu)化廣義的換熱網(wǎng)絡(luò)，也即是以冷熱物流相聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)，如裝置內(nèi)、裝置間及裝置與蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的冷熱物流，當(dāng)然也包括加熱爐煙氣、熱機(jī)、熱泵等。石化工業(yè)是夾點(diǎn)技術(shù)大有作為的一個(gè)工業(yè)。 夾點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展主要在20世紀(jì)8090年代，不僅可用于換熱網(wǎng)絡(luò)，也可用于水處理即水處理夾點(diǎn)方法，減少水耗。國(guó)

4、內(nèi)夾點(diǎn)技術(shù)也得到了一些應(yīng)用，但還較少，有許多應(yīng)用，還僅限于夾點(diǎn)計(jì)算。應(yīng)該說(shuō)明，國(guó)內(nèi)夾點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用還大有潛力可挖。使用簡(jiǎn)單的圖表加上一定的經(jīng)驗(yàn)即可對(duì)復(fù)雜的裝置和系統(tǒng)，同時(shí)優(yōu)化權(quán)衡能量與投資；特別強(qiáng)調(diào)技術(shù)人員對(duì)問(wèn)題和目標(biāo)的理解，所有的決定由技術(shù)人員自己做出，因?yàn)榧夹g(shù)人員始終了解發(fā)生的所有事情。能在具體設(shè)計(jì)之前，就可提出很好的實(shí)用解決方案 冷熱綜合曲線夾點(diǎn)及意義夾點(diǎn)溫差吸熱部分放熱部分公用工程目標(biāo)冷流和熱流熱容流率Cp最小接近溫差（夾點(diǎn)溫差）Tmin需要被加熱的物流被稱為冷流，需要被冷卻的物流被稱為熱流。冷流的溫度一般總是升高的，熱流的溫度一般總是降低的熱容流率是指工藝物流單位時(shí)間內(nèi)每變化1K所發(fā)生

5、的焓變。熱容流率可以理解為溫焓圖上工藝物流焓隨溫度變化曲（直）線的斜率的倒數(shù)。定義為：hkcalWHhkgskgGKkgkcalKkgJcKhkcalKWCGcTTHdTdHCpppp/ /21或焓流率，或質(zhì)量流率，或比熱容，或熱容流率，對(duì)單臺(tái)換熱器而言，換熱的冷熱物流的冷端和熱端溫差小者稱為接近溫差，對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)，所有換熱器的接近溫差中的最小值稱為最小接近溫差，也稱為夾點(diǎn)溫差一.基本概念 所謂復(fù)合線就是將多個(gè)冷流或熱流的T-H線復(fù)合在一起的折線。每一溫區(qū)的總熱量每一溫區(qū)的總熱量 冷熱復(fù)合曲線在H軸上沒(méi)有任何重合，說(shuō)明過(guò)程的能量沒(méi)有任何回收，冷流全部由熱公用過(guò)程加熱，熱流全部有冷公用工程冷卻 將

6、冷復(fù)合曲線右移，使冷熱復(fù)合曲線在某點(diǎn)重合，此時(shí)回收的熱量最大，加熱用的熱公用工程和冷卻用的冷公用工程均最小。重合點(diǎn)的傳熱溫差為零，此時(shí)所需的傳熱面積為無(wú)限大。 冷熱復(fù)合曲線在H軸上有部分重合，說(shuō)明熱流放出的部分熱量用于加熱冷流?；厥諢崃康某潭扔蓳Q熱網(wǎng)絡(luò)的最小接近溫差決定。因此定義夾點(diǎn)為冷熱復(fù)合溫焓線上傳熱溫差最小的地方。以冷熱流體的平均溫度為標(biāo)尺，劃分溫度區(qū)間。以冷熱流體的平均溫度為標(biāo)尺，劃分溫度區(qū)間。計(jì)算每個(gè)溫區(qū)內(nèi)的熱平衡，確定各溫區(qū)所需的加熱計(jì)算每個(gè)溫區(qū)內(nèi)的熱平衡，確定各溫區(qū)所需的加熱量和冷卻量量和冷卻量進(jìn)行熱級(jí)聯(lián)計(jì)算進(jìn)行熱級(jí)聯(lián)計(jì)算溫區(qū)之間熱通量為零處，即為夾點(diǎn)溫區(qū)之間熱通量為零處，即為夾

7、點(diǎn)冷熱流體的平均溫度確定：相對(duì)熱流體下降1/2個(gè)夾點(diǎn)溫差（Tmin/2）相對(duì)冷流體上升1/2個(gè)夾點(diǎn)溫差（Tmin/2）這樣可以保證在每個(gè)溫區(qū)內(nèi)熱物流比冷物流高Tmin，而滿足了傳熱的需要溫度，分別為該溫區(qū)的進(jìn)出口之和，流熱容流率分別為該溫區(qū)內(nèi)冷熱物區(qū)間所需外加熱量，第式中：11, / ,; iiHCiiiHCiTTkWCPCPkWiHTTCPCPH第一步，計(jì)算外界無(wú)熱量輸入時(shí)各溫區(qū)之間的熱通量，此時(shí)各溫區(qū)之間可有自上而下的熱流流通，但不能有逆向熱流流通；第二步，為保證各溫區(qū)之間的熱通量不小于0，根據(jù)第一步計(jì)算結(jié)果，取絕對(duì)值最大的負(fù)的熱通量的絕對(duì)值為所需外界加入的最小熱量，即最小熱公用工程用量，

8、有第一個(gè)溫區(qū)輸入，然后計(jì)算外界輸入最小熱公用工程時(shí)各溫區(qū)之間的熱通量，而有最后一個(gè)溫區(qū)流出的熱量，就是最小冷公用工程用量。物流熱容流率kW/輸入溫度輸出溫度SC13.060180SC22.630130SH12.018040SH24.015040物流參數(shù)目標(biāo)夾點(diǎn)溫差Tmin10劃分溫區(qū)uTh（）：180 ，40， 150，40uTC（）：60，180，30，130計(jì)算冷熱流體的平均溫度uTSh ：175，35，145，35uTSC ：65，185，35，135將所有冷熱流體的平均溫度從大到小排列 185，175，145，135，65，35 溫區(qū)可用熱量-kWSh1Sh2 SC1SC2所需熱量kW

9、虧損熱量kW累積熱量kW調(diào)整后的級(jí)聯(lián)熱量18517514513565352.0kW/4.0kW/3.0kW/2.6kW/(190)180150(140)(70)40180(170)(140)13060301804206060078392309030-102-28-303030+100-2-30-60-301605830030QH,min 60 kWQC,min 160 kWTS(Pinch)145Th=150TC=140絕對(duì)值最大的負(fù)熱通量，即最小熱公用工程用量最小冷公用工程用量+60溫區(qū)焓1856017530145013530655835160 總復(fù)合曲線表達(dá)了溫位溫位與熱通量熱通量的關(guān)系。

10、 夾點(diǎn)之上：夾點(diǎn)之上：需外界加熱的熱量與溫位的關(guān)系，“凈”需被加熱的冷流。 夾點(diǎn)之下：夾點(diǎn)之下：需外界冷卻的熱量與溫位的關(guān)系，“凈”過(guò)程熱流。 冷熱復(fù)合曲線、解題表和總復(fù)合曲線是來(lái)自于同一熱力學(xué)分析的三種表示方式，其中冷熱復(fù)合曲線和總復(fù)合曲線可以從解題表中的數(shù)據(jù)推出來(lái)。解題表易于尋找能量目標(biāo)和熱級(jí)流動(dòng)情況，冷熱復(fù)合曲線更便于對(duì)夾點(diǎn)技術(shù)的基本概念進(jìn)行理解，而總復(fù)合曲線特別適用于選擇公用工程的適當(dāng)配置方案。 夾點(diǎn)是冷熱復(fù)合溫焓線中傳熱溫差最小的地方，此處熱通量為零。 夾點(diǎn)的出現(xiàn)將換熱網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)部分夾點(diǎn)之上：凈熱阱（無(wú)熱量流出），只有換熱和熱公用工程夾點(diǎn)之下：凈熱源（無(wú)熱量流入），只有換熱和冷公用

11、工程如果夾點(diǎn)之上設(shè)置了冷卻器，用冷公用工程取走熱量Q，那么根據(jù)熱平衡，這部分熱量必須由熱公用工程來(lái)彌補(bǔ)，同理，夾點(diǎn)之下如果使用熱公用工程來(lái)加熱，也必然需要增加冷公用工程用量。如果發(fā)生跨越夾點(diǎn)的傳熱，即夾點(diǎn)之上的熱物流與夾點(diǎn)之下的冷物流進(jìn)行換熱，那么夾點(diǎn)之上的熱公用工程和夾點(diǎn)之下的冷公用工程用量都必然增加。夾點(diǎn)之上絕不使用冷公用工程夾點(diǎn)之下絕不使用熱公用工程不跨越夾點(diǎn)傳遞熱量 1. 1.能量目標(biāo)能量目標(biāo) （1）能量目標(biāo)為QH,min +Qc,min （2）影響因素： Tmin越大，QH 、Qc越大 2. 2. 換熱單元數(shù)目目標(biāo)換熱單元數(shù)目目標(biāo) 2. 2. 換熱單元數(shù)目目標(biāo)換熱單元數(shù)目目標(biāo) 通常，

12、系統(tǒng)往往沒(méi)有可能分離成不相關(guān)子系統(tǒng)，一般希望避免多余的回路。所以 Umin=N-13.3.換熱網(wǎng)絡(luò)面積目標(biāo)換熱網(wǎng)絡(luò)面積目標(biāo) （1）定義：物流按逆流垂直換熱垂直換熱時(shí)的近似面積目標(biāo)。 （2）垂直換熱：垂直換熱：各區(qū)間的冷（或熱）流只與本區(qū)間的熱（或冷）流換熱，而不與其他區(qū)間的熱（或冷）流換熱。 原因？4.4.經(jīng)濟(jì)目標(biāo)經(jīng)濟(jì)目標(biāo) 能量費(fèi)用目標(biāo) 設(shè)備投資費(fèi)用目標(biāo) 總費(fèi)用目標(biāo)5.5.最優(yōu)夾點(diǎn)溫差的確定最優(yōu)夾點(diǎn)溫差的確定 Tmin越大，熱回收量越大，運(yùn)行中能量費(fèi)用CE越小 但換熱面積增大，網(wǎng)絡(luò)投資費(fèi)用CN增大。 最優(yōu)夾點(diǎn)溫差確定方法 （1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 （2）不同的夾點(diǎn)溫差-不同的換熱網(wǎng)絡(luò)-比較CT (3

13、)依據(jù)冷熱復(fù)合T-H線，數(shù)學(xué)優(yōu)化估算。5.5.最優(yōu)夾點(diǎn)溫差的確定最優(yōu)夾點(diǎn)溫差的確定 夾點(diǎn)技術(shù)中發(fā)展出了一個(gè)超目標(biāo)方法，即在換熱網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有具體設(shè)計(jì)的情況下，運(yùn)用一些模型，優(yōu)化選取夾點(diǎn)溫差。假如把每一個(gè)夾點(diǎn)溫差下的換熱網(wǎng)絡(luò)都設(shè)計(jì)出來(lái)，而進(jìn)行選取，其工作量太大，工程上不實(shí)用，也沒(méi)有這個(gè)必要。夾點(diǎn)溫差?yuàn)A點(diǎn)溫差備注煉油3040低Htc,易結(jié)垢石油化工1020高Htc，不易結(jié)垢化學(xué)品1020間歇過(guò)程至少20低溫過(guò)程35隨著冷劑溫度降低，夾點(diǎn)溫差減小，因?yàn)檩S功昂貴熱物流，箭頭方向從左熱物流，箭頭方向從左到右，安排在上部到右，安排在上部冷物流，箭頭冷物流，箭頭方向從右到左，方向從右到左，安排在下部安排在下部一

14、.夾點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1）物流數(shù)目準(zhǔn)則 夾點(diǎn)之上 NHNC 夾點(diǎn)之下 NHNC 注：a.夾點(diǎn)處的物流必須遵守該準(zhǔn)則。 b.夾點(diǎn)處 若不滿足該準(zhǔn)則，可進(jìn)行物流分支 （2）.熱容流率準(zhǔn)則熱容流率準(zhǔn)則夾點(diǎn)之上，夾點(diǎn)之上，CPH CPC夾點(diǎn)之下，夾點(diǎn)之下，CPHCPC熱流冷流Cp =dH/dT，是T-H線斜率的倒數(shù)，熱容流率越大，T-H線越平緩CPH=CPCCPHCPC熱流冷流CPH=CPCCPHCPC 當(dāng)夾點(diǎn)處的實(shí)際物流不能滿足該準(zhǔn)則時(shí)，應(yīng)通過(guò)分流來(lái)減少夾點(diǎn)之上所需匹配的熱流的熱容流率或者夾點(diǎn)之下所需匹配的冷流的熱容流率。 采用分流，可以減少換熱器的臺(tái)數(shù)，提高單臺(tái)換熱器的復(fù)合，但是需要增加額外的管線，

15、閥門(mén)和控制器。有時(shí)我們希望減少控制回路，而愿意犧牲單臺(tái)換熱器的負(fù)荷，增加換熱器的臺(tái)數(shù)，此時(shí)可以采用 “回路”的方法來(lái)解決熱容流率匹配的問(wèn)題。 回路是指，在網(wǎng)絡(luò)中從一股物流出發(fā)，沿與之匹配的物流找下去，又回到該物流。則稱在這些匹配的單元之間構(gòu)成熱負(fù)荷回路。 （3）.最大換熱負(fù)荷準(zhǔn)則最大換熱負(fù)荷準(zhǔn)則 為保證最小數(shù)目的換熱單元，每一次匹配應(yīng)換完兩股物流中的一股。例例1夾點(diǎn)溫差：夾點(diǎn)溫差：10,夾點(diǎn)位置在平均溫度85夾點(diǎn)溫差：夾點(diǎn)溫差：20,夾點(diǎn)位置在平均溫度80流股分支的分配原則是：流股分支的分配原則是：其中一個(gè)匹配能恰好完成與之匹配其中一個(gè)匹配能恰好完成與之匹配的冷流的熱負(fù)荷。的冷流的熱負(fù)荷。 1

16、.熱負(fù)荷回路 （1）定義：在網(wǎng)絡(luò)中從一股物流出發(fā)，沿與之匹配的物流找下去，又回到該物流。則稱在這些匹配的單元之間構(gòu)成熱負(fù)荷回路。 （2）識(shí)別熱負(fù)荷回路，注意： A.公用工程 B.有分流的工藝物流實(shí)際是一股物流。 （3）特點(diǎn) 回路中的各單元的熱負(fù)荷可以相互轉(zhuǎn)移，而不影響回路之外其他單元的熱負(fù)荷。 2.獨(dú)立的熱負(fù)荷回路 （1）定義：熱負(fù)荷回路相互獨(dú)立，不會(huì)由其中的幾個(gè)的加減而得到另一個(gè)。 （2）數(shù)目確定公式 獨(dú)立的熱負(fù)荷回路數(shù)=實(shí)際換熱單元數(shù)-最小換熱單元數(shù) （3）確定方法： 每找出的新的熱負(fù)荷回路中，有一個(gè)前面所找到的回路中沒(méi)有包括的換熱單元。 3.合并換熱器-打開(kāi)回路 1）方法：通過(guò)熱負(fù)荷轉(zhuǎn)移

17、而使回路中一個(gè)換熱單元的負(fù)荷為零（即將該換熱單元合并），從而斷開(kāi)回路達(dá)到合并換熱器的目的。合并過(guò)程？合并過(guò)程？2）注意事項(xiàng)）注意事項(xiàng) 可行的合并方案：最多有兩個(gè) 從回路中任意單元開(kāi)始，可以把所有的單元分成兩組：奇數(shù)組和偶數(shù)組?？梢院喜⒌膯卧莾山M中熱負(fù)荷最小的單元。 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：總是合并回路中熱負(fù)荷最小的換熱器。（1）.保證各換熱單元熱負(fù)荷不小于零。保證各換熱單元熱負(fù)荷不小于零。 3.合并換熱器-打開(kāi)回路 1）方法2）注意事項(xiàng)：（1)各換熱單元的熱負(fù)荷不小于零（2)考慮傳熱溫差的變化和適當(dāng)增加公用工程用量維持夾點(diǎn)溫差：適當(dāng)增加公用工程用量適當(dāng)增加公用工程用量， 物流分支等 路徑：路徑：網(wǎng)絡(luò)中連接

18、一個(gè)加熱器和一個(gè)冷卻器的一條熱流路線，它包括沿此路線的所有換熱器。 熱負(fù)荷沿路徑的轉(zhuǎn)移：熱負(fù)荷沿路徑的轉(zhuǎn)移：給加熱器中增加熱負(fù)荷X，則該加熱器所在物流的另一換熱器中減少熱負(fù)荷X，而在復(fù)合減少的換熱器中與該物流匹配的另一股物流同時(shí)也減少熱負(fù)荷X，則必須在這股物流的了一個(gè)換熱器或冷卻器中再加上熱負(fù)荷X，以平衡熱負(fù)荷。 “能量松弛法能量松弛法”：采用適當(dāng)增加公用工程用量來(lái)維持最小傳熱溫差的方法又稱為“能量松弛法”，就是把換熱網(wǎng)絡(luò)從最大能量回收的緊張狀態(tài)下“松弛”下來(lái)，調(diào)整參數(shù)，使能量回收減少，公用過(guò)程消耗增大，傳熱溫差也加大。適當(dāng)增加公用工程用量維持最小溫差適當(dāng)增加公用工程用量維持最小溫差 采用適當(dāng)

19、增加公用工程用量來(lái)維持最小傳熱溫差的方法又稱為“能量松弛法”，就是把換熱網(wǎng)絡(luò)從最大能量回收的緊張狀態(tài)下“松弛”下來(lái)，調(diào)整參數(shù)，使能量回收減少，公用過(guò)程消耗增大，傳熱溫差也加大。 表示出存在的回路 通過(guò)轉(zhuǎn)移熱負(fù)荷來(lái)打開(kāi)回路 重新計(jì)算網(wǎng)絡(luò)溫度，校驗(yàn)換熱溫差是否滿足Tmin 尋找“松弛路徑”, 通過(guò)增加公用工程用量來(lái)恢復(fù)最小傳熱溫差Tmin采用分支維持最小溫差采用分支維持最小溫差消除消除2-5回路？回路？1.分類(lèi)分類(lèi)（1）. 公用工程的種數(shù)公用工程的種數(shù)TTHR(閾值溫差)（2）. 公用工程用量與溫差的關(guān)系公用工程用量與溫差的關(guān)系 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) （1）公用工程用量隨最小溫差的減少而減少

20、-夾點(diǎn)問(wèn)題 （2）公用工程用量隨最小溫差減小到一定程度后，一種消失，一種不再變化。 -閾值問(wèn)題 Tmin(最優(yōu)夾點(diǎn)溫差最優(yōu)夾點(diǎn)溫差) TTHR(閾值溫差閾值溫差) ，夾點(diǎn)問(wèn)題夾點(diǎn)問(wèn)題 Tmin (最優(yōu)夾點(diǎn)溫差最優(yōu)夾點(diǎn)溫差) TTHR(閾值溫差閾值溫差)，閾值問(wèn)題，閾值問(wèn)題-根據(jù)溫差關(guān)系根據(jù)溫差關(guān)系 溫差減小，能量費(fèi)用減??； 溫差減小，換熱面積增加，投資費(fèi)用增加。閾值問(wèn)題只需加熱公用工程只需冷卻公用工程對(duì)應(yīng)：夾點(diǎn)問(wèn)題夾點(diǎn)之上夾點(diǎn)之下設(shè)計(jì)原則：低溫側(cè)開(kāi)始高溫側(cè)開(kāi)始 現(xiàn)有工廠換熱網(wǎng)絡(luò)的分析四個(gè)問(wèn)題：是否合理？何處不合理？潛力？如何改造？夾點(diǎn)分析的三個(gè)原則取夾點(diǎn)溫差取夾點(diǎn)溫差10 ，夾點(diǎn)位置在平均溫度

21、，夾點(diǎn)位置在平均溫度65 處，問(wèn)題表法得，需處，問(wèn)題表法得，需加熱公用工程加熱公用工程48個(gè)單位，冷卻公用工程個(gè)單位，冷卻公用工程6個(gè)單位個(gè)單位節(jié)能潛力？節(jié)能潛力？ 優(yōu)化改造的設(shè)計(jì)目標(biāo)優(yōu)化改造的設(shè)計(jì)目標(biāo)新增換熱面積投資目標(biāo)新增換熱面積投資目標(biāo)能量費(fèi)用節(jié)省目標(biāo)能量費(fèi)用節(jié)省目標(biāo)投資回收年限目標(biāo)投資回收年限目標(biāo) 優(yōu)化改造的基本原則優(yōu)化改造的基本原則基本原則：在盡量保持原有流程的基礎(chǔ)上取得盡可能基本原則：在盡量保持原有流程的基礎(chǔ)上取得盡可能大的熱回收大的熱回收僅以增加面積來(lái)回收熱量而不改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的稱為僅以增加面積來(lái)回收熱量而不改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的稱為“零改動(dòng)方案零改動(dòng)方案”網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)：?jiǎn)喂衫錈崃鱾?/p>

22、熱溫差達(dá)到單股冷熱流傳熱溫差達(dá)到Tmin的點(diǎn)稱為的點(diǎn)稱為網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)可以通過(guò)分支或調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)消除裝置中的網(wǎng)絡(luò)夾可以通過(guò)分支或調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)消除裝置中的網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)點(diǎn) 不同溫位的公用工程其成本和價(jià)格是不同的。所以在實(shí)際工程應(yīng)用中合理使用不同溫位的多級(jí)公用工程更加經(jīng)濟(jì)。 總復(fù)合曲線表明了整個(gè)系統(tǒng)需要與外界交換的熱量和溫位，是分析多級(jí)公用工程配置的重要工具。 等溫?zé)峁霉こ逃邢嘧兊墓霉こ探橘|(zhì)，如蒸汽，通常利用熱量中的潛熱部分，因此可以認(rèn)為在使用過(guò)程中是恒溫的，在T-H圖上表示出來(lái)的是一條水平線 變溫?zé)峁霉こ虥](méi)有相變的公用工程介質(zhì)，如導(dǎo)熱油、煙氣，利用的是其熱量中的顯熱部分，在使用過(guò)程中溫度是

23、變化的，在T-H上表示出來(lái)的是一條斜線入口溫度盡可能高，可減少用量，提高傳熱溫差，但受限于工藝條件流量增加，出口溫度提高，提高傳熱溫差，傳熱面積減小，投資降低，但操作費(fèi)用增加“鼻子”（nose），加熱介質(zhì)最小流量會(huì)受到夾點(diǎn)或者“鼻子”的限制夾點(diǎn)溫度較低，低溫段的冷卻要用到低溫冷量，因此要分段使用冷公用工程，盡可能多使用環(huán)境介質(zhì)的冷公用工程。夾點(diǎn)溫度較高，應(yīng)考慮能量回收，如用來(lái)發(fā)生蒸汽，或低溫?zé)峄厥疹A(yù)熱段蒸發(fā)段A點(diǎn)限制了發(fā)生蒸汽量 熱機(jī)是利用熱量回收功的系統(tǒng) 最常用的熱機(jī)有燃?xì)馔钙胶驼羝钙?蒸汽透平背壓透平：做功后仍以蒸汽形式直接輸出凝汽透平：蒸汽在透平中一直膨脹到接近環(huán)境溫度，然后在冷凝器中

24、向低溫?zé)嵩磁艧?，冷凝水?jīng)泵返回鍋爐只要排熱溫位足夠高，熱源以100%效率做功，對(duì)夾點(diǎn)之下冷公用工程沒(méi)有影響。熱機(jī)跨越夾點(diǎn)，做功所消耗的熱量與單獨(dú)放置熱機(jī)將熱量派給冷源效果一樣，不能改善能量利用效率余熱發(fā)電，額外得功，還減少冷公用工程消耗對(duì)夾點(diǎn)之上的熱公用工程沒(méi)有影響，熱機(jī)設(shè)置的原則：不能跨越夾點(diǎn)熱機(jī)設(shè)置的原則：不能跨越夾點(diǎn) 熱泵是一種將熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量利用裝置 熱力學(xué)第二定律：能量不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移 熱泵要完成自己的工作就必須從外界輸入一部分有用能量，以實(shí)現(xiàn)能量傳遞。 熱泵的能量轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)性用熱泵性能系數(shù)COP表示：COP有效致熱量/凈輸入能量 評(píng)價(jià)熱泵的另一指

25、標(biāo)：一次能源利用系數(shù)PER PER有效致熱量/所消耗一次能源量COP/ 熱泵的分類(lèi)壓縮式熱泵吸收式熱泵蒸汽噴射式熱泵第二類(lèi)吸收式熱泵只是將一部分熱公用工程用功取代，是一種浪費(fèi)將外加功全部轉(zhuǎn)換為排向冷公用工程的廢熱，浪費(fèi)了外加功，增加冷公用工程消耗從夾點(diǎn)之下吸收熱量Q2，減少冷公用工程用量，向夾點(diǎn)之上提供熱量Q1，減少熱公用工程用量熱泵設(shè)置的原則：熱泵必須跨越夾點(diǎn)熱泵設(shè)置的原則：熱泵必須跨越夾點(diǎn)化工過(guò)程的“洋蔥”模型換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化僅僅是節(jié)能工作簡(jiǎn)單的第一步化工過(guò)程系統(tǒng)節(jié)能將整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體考慮，通過(guò)優(yōu)化工藝條件、改進(jìn)工藝過(guò)程可以取得更好的節(jié)能效果，也是科研開(kāi)發(fā)在節(jié)能領(lǐng)域的工作目標(biāo)。 反應(yīng)和分離技術(shù)的進(jìn)步可以促進(jìn)系統(tǒng)的節(jié)能 工藝條件的改變將會(huì)影響系統(tǒng)的能量分布與回收