Aspen 模拟软件使用指南.doc

第一章 开始运行Aspen Pinch本章回顾了一个典型热集成研究案例。阐述了一个类似研究案例的各个步骤，以及如何在不同的阶段应用Aspen Pinch。同时，本章还介绍了Aspen Pinch界面，已经如何启动和推出Aspen Pinch。一个典型的热集成案例下图表示了一个典型的热集成案例研究的主要步骤以及相应阶段Aspen Pinch的特征。尽管本图看来是一个一次性完成的过程，但在实际过程中需要多次迭代来保证获得总体最优的结果。一个热集成案例研究包含以下步骤：1 从你的流程中获取数据。2 建立公用工程消耗，能量消耗和投资费用的操作目标。3 作出一个换热网络的设计4 检查所设计换热网络的性能。下面详细介绍这些步骤。从你的流程模拟中获取数据 一个热集成研究是从获取流程的数据开始的。一个热集成研究所需要的数据包括每个流股的温度与热负荷信息。对于任一个公用工程的温度和费用信息都是必要的。如果你想作费用分析的话，就必须提供换热器的投资费用。流股的数据可以直接从过程的物料与能量衡算获取。另外，流股数据也可以从Aspen Plus模拟或其他软件输入。输入数据可以运用Aspen Pinch 的数据输入功能、Aspen Plus接口或流股分段功能来实现。建立目标函数案例的下一个步骤是确定公用工程消耗、能量消耗和投资费用目标。对于一个新的换热网络设计可以运用Aspen Pinch的targeting 功能。换热网络的改造可以用retrofit targeting功能。对于从不同过程单元回收热量的总过程来说，我们可以运用Aspen Pinch的total site 功能。当评价公用工程的费用与消耗时，你可能想研究一个公用工程系统的操作细节。Aspen Pinch具有热功模块来模拟公用工程的操作从而使你可以准确的预测公用工程系统的规模及大小。此时，本热集成案例已经可以通过运用基础案例的操作条件来预测流程的最佳操作性能与费用。你还可以深入研究当操作条件发生变化时整个换热网络的性能如何发生变化。或许这些变化可以降低总的费用。你可以运用Aspen Pinch的targeting功能，例如负荷曲线，来评价流程的变化。设计换热网络热集成的下一步将从目标函数转移到设计上来。你可以设计一个新的换热网络，也可以对旧的换热网络进行改造设计。此时可以用Aspen Pinch的格子图和其他换热网络设计工具来完成你的设计。所设计的网络中或许包含一些你想删除掉的小换热器。你可以使用Aspen Pinch的调优工具来删除任何类似的小换热器，从而降低总费用。如何你要改造一个旧的换热网络的话，请使用Aspen Pinch的retrofit design功能，本功能采用了最小的“网络夹点”技术。检查换热网络的性能 最后，你应该对你所设计的换热网络进行核算。运用Aspen Pinch的模拟/优化/核算功能你可以详细的计算换热器的几何细节。你可以使用Aspen Pinch来选择管长、管心距以及折流板等。如何你想检查网络的操作弹性例如，物流入口温度的或总传热系数变化的影响可以使用Aspen Pinch的flexibility功能。理解项目与案例每一个不同过程或工厂的研究被称为以Aspen Pinch project。而每个project可能会包含几个不同的操作工况，这些工况被称为cases。对于一个包含者几个过程单元的工厂的研究，每个过程单元都作为一个case。当你运用Aspen Pinch 建立一个新项目时，你应该在磁盘上建立一个新的目录或文件夹，用来存储所有的项目和工况信息。下图显示了一个典型的Aspen Pinch研究，以及项目和工况之间的关系。如图12所示，所有的工况都存储在根目录CRUDE下。子目录FEED1和FEED2代表不同的进料工况。FEED1本身又含有两个不同的子目录SUMMER和WINTER。FEED2只含有一个工况MAXGAS。工况树和继承数据在Aspen Pinch中，工况以子工况和父工况的形式排列。如果Aspen Pinch需要的数据不存在于一个给定的工况时Aspen Pinch会自动在他的父工况中搜索（搜索从当前的目录到根目录结束）。这可以时一个项目所存储的数据达到最小。例如，在图12这FEED1和FEED2是父工况，而SUMMER和WINTER,以及MAXGAS是子工况。 FEED1已经规定了物流、公用工程和DTmin数据。子工况SUMMER有自己的物流数据，但第二章 使用项目、工况与数据公用工程的类型：某些公用工程只能与一些热功模块联合使用：如AIR,COAL,OIL,GAS,WORKST,COLDSTRAM,HOTSTRAM,ELEC等。另外的公用工程如BFWP,ECON,FFLUE,GTFLUE,HEAST,REFRIG,SGN和SUPER则即可联合使用也可单独使用。DTmin既可以直接设定DTmin，也可以在设定公用工程目标后，让程序计算DTmin。换热器表 换热器表用来快速创建物流数据、公用工程数据、换热网络和全局公用工程（可以用来进行全局分析的公用工程信息）。物流数据是近似的在大部分情况下，物流的分段是在换热器附近产生的。换热器表经常被用来快速确定过程的节能潜力。换热器表有两种格式，以换热器为中心和以物流为中心。两种格式可以用窗口下部的按钮来更换。输入数据时，必须首先输入换热器的名称或物流的名称，然后在输入其他数据。输入新数据时应使用最高的空行，不要在各行数据之间留有空行，否则会丢失数据。如果某一物流使用的是公用工程，则UT列的复选框必须被选择。Upstream列用来确定网络的拓扑结构。在此输入本换热器物流所来自的换热器名称。你可以选择不止一个上游换热器，本列相当于一个加合器。当输入多个上游换热器时，他们的名称中间用分号隔开。本表格有检查数据完整的功能，如果某一行有错的话，则以黄色来显示。在出错的单元放置鼠标时，状态栏会给出错误的原因。可以用F1键来获取帮助。如果需要的话可以为一个换热器输入物流的分段数据。分段数据不出现在换热器为中心的视图中。经济与费用数据本部分介绍如何输入经济及投资费用换热器费用数据换热器投资费用，是换热面积的函数。用Heat Exchanger Cost对话框输入。经济数据年操作时间，寿命：利率或贷款。用Economic Data对话框输入。壳程数目标数据Aspen Pinch 用units（全逆流）或壳程数来确定面积目标或费用目标。只有规定了壳程数目标是才用壳程数来确定面积目标或费用目标。第三章 确定新设计的目标本章阐述了如下内容：确定系统能量消耗目标；为系统选择任意数目的冷热公用工程；优化公用工程目标。使用组合曲线组合曲线可以用量确定系统的最佳热回收量。组合曲线能表示系统所有物流的总的加热或冷却剖面，是确定能量目标的基本工具。本部分将介绍如下内容;如何查看组合曲线；如何获取平衡组合曲线；如何应用两种组合曲线工具；如何获得 组合曲线。激活确定目标功能开始使用组合曲线之前，你首先需要激活Aspen Pinch的目标确定功能。你可以从菜单栏选择ToolsTargeting，也可以直接单击工具栏的Targeting按钮。更换Targeting的工具栏。查看组合曲线查看组合曲线可以单击工具条的相应按钮，也可以从菜单栏选择TargetsComposite curves。然后就会显示组合曲线。平衡组合曲线 平衡组合曲线最基本的应用是辅助设计出满足工艺过程要求的最小费用公用工程系统及其与过程流股的最优匹配方案。如果添加了公用工程，则可以查看包括公用工程在内的平衡组合曲线。关于如何添加公用工程的更多信息见P319的Placing Utilities。可以从菜单栏的OptionsBalanced Composites来查看平衡组合曲线，也可以直接从工具栏选择Show Utils按钮。当你选择这个功能后，组合曲线就会重新绘制来包括你所选则的任何公用工程。转换温度后的组合曲线查看、添加、删除夹点你可以在组合曲线上查看、添加、删除夹点，对于优化公用工程来说，这种功能非常重要。如何添加夹点按钮是灰色的话，应首先显示夹点。获取目标确定报告报告工具获取总组合曲线组合曲线可以获取过程系统的总能量目标。然而确定单个公用工程的负荷时，就应该应用总组合曲线。添加公用工程当你获得总组合曲线后，你可以更换常用工具条删除、添加、优化公用工程。公用工程的优化优化公用工程的负荷是为了解决什么问题？优化公用工程的步骤：（1）select targets utility placement auto place at 1 deg C.（2）select targets optimize auto optimization utilities.-选择能量体-优化。（3）浏览自动优化结果： select targets optimize auto optimize report优化DTmin又是要解决什么问题？最小温差是换热网络综合中的一个关键因素。其中夹点温差越小，运行能量费用越少，但夹点温差越小，会造成网络投资费用的增加。因此当系统物流和经济环境一定时，存在一个使总费用最小的温差，称为最优夹点温差。换热网络的综合应在此最优夹点温差下进行。最优夹点温差的确定方法:1. 根据经验确定，此时需考虑公用工程和设备投资的价格、换热工质、传热系数、操作弹性等因素的影响。2. 在不同的夹点温差下，综合出不同的换热网络，然后比较各网络的费用，选取总费用最低的网络所对应的夹点温差。优点是可以得到最优夹点温差，但工作量太大。3. 在换热网络综合以前，依据冷热负荷焓线，通过数学优化估算最优夹点温差。A 输入物流和费用等数据，指定一个DTmin。B 作出冷热负荷曲线。C 求出能量目标Qh和Qc、换热单元数目标Umin和面积目标A。D 计算总费用目标。E 判断是否达到最优，若是则输出结果，否则改变DTmin重新计算。第四章 数据的导入和流股分段本章阐述如何：将Aspen Plus 或ProII的模拟结果导入Aspen Pinch。将物流分段来精确的表征物流的加热或冷却曲线。从其他软件，如SuperTarget导入数据。简介Aspen Technology在稳态模拟软件Aspen Plus和Aspen Pinch之间提供了强大的接口。此接口省时省力，而且可以避免不必要的错误。一定Aspen Plus完成模拟，就可以很容易的运行Aspen Pinch和导入流程结果，并自动生成物流和换热网络数据。Aspen Pinch可以从Aspen Plus导入如下数据：简单的物流数据。详细的冷却和加热曲线信息。过程流股的热力学性质和传递物性。换热网络信息。获取过程流股的加热和冷却曲线是非常重要的，因为在大多数情况下，物流的比热随温度的变化非常明显。对于这些物流，可以用物流段来描述他的加热和冷却曲线剖面。各段的比热各不相同。物流分段可以保证Aspen Pinch所用的物流数据更加接近实际情况。对于物流的加热冷却曲线的微小变化都会对热回收系统的设计造成影响时，比如采用小温差的低温系统，物流的分段就显得非常重要了。从Aspen Plus模拟结果导入数据本部分主要介绍：导入模拟结果的预备工作。如何为数据提取选择模拟。如何设置数据提取选项。下面主要介绍Data Extraction Option对话框中各复选框选项的含义。Apply Data Extraction Rules（应用数据提取规则）如果想在Aspen Pinch 提取数据时应用inbuilt（内置）的数据提取规则，请选择此选项。本选项可以降低在选取适当数据时的工作量。如果不选此项，将会使物流数据更加接近Aspen Plus的模拟结果。更多信息请见Pinch Technology Training Course Using Aspen Pinch。Ignore Pseudostreams（忽略虚拟物流）虚拟物流可以在任何Aspen Plus模拟中使用。这些物流通常使一个模块内部的中间物流，比如精馏塔中的中间回流。大部分情况下，虚拟物流不代表过程单元之间的物流，因此与热集成无关。你可以重新检查这些物流以保证他们确实不代表参与换热的实际物流。如果你不想Aspen Pinch读取虚拟物流的话，请选择此选项（默认选项）。本选项对ProII 无效。Review Extracted Streams Before Save（保存前检查所提取的物流）如果选择此选项，在物流数据存入Aspen Pinch前会生成一个列表。此列表包括了从Aspen Plus所提取的所有物流。在此表中，你可以决定哪些物流被提取。物流提取时会自动改变原来的名称，用户可以修改这些名称。命名规则为：如果某一物流时一个模块的产品则添加PR后缀，如果时进料则添加FD后缀；如果某模块与热量有关，则自动添加HEAT后缀；精馏塔则应用原名，并在再沸器和冷凝器添加COND和REB。是否保存某物流可以选择Save？栏的Y或N。单击OK保存并关闭窗口。Apply Changes Made in Previous Data Extraction（保持在前数据提取中的修改）如果在进行工艺流程的调优期间，你对Aspen Plus 模拟做了修改，而且已经从本模拟中提取了数据，那么，如果你选了此选项的话，任何对Aspen Plus 的修改都会自动反映到Aspen Pinch中。这样就能保证在热集成中的数据都是正确的。Single Step（单步进行）此选项使你在提取任一物流时都可以检查物流信息，并作出修改。选择此选项后会出现Extracted Pinch Stream（被提取物流）对话框。如果想提取物性等其他附加信息的话，选择Properties。当需要进行换热网络的详细模拟时，这些数据是必须的。可以使用Supply和Target区域来修改物流数据，如果想将数据还原，单击Get From Simulation按钮。当你修改数据后，如果你选择了Apply Changes Made in Previous Data Extraction选项，其后的修改还使用你指定的数据，如果你单击了Get From Simulation按钮，则会自动从模拟中提取数据。如果要进行下一个物流的提取，单击OK，如果不想继续提取物流，单击Finsh按钮。Heating/Cooling Curves（加热冷却曲线）你可以从Aspen Plus中或取详细的加热、冷却曲线数据。如果想精确的模拟换热系统，这是非常重要的，对与很小的温度变化就会造成极大的能量和面积目标偏差的低温系统尤其如此。可以使用Properties来获取密度，比热等其他物流信息，这在进行详细的模拟/优化是是必须的。Heat Exchanger Network（换热器网络）如果选择了Heat Exchanger Network框，Aspen Pinch会提取Aspen Plus 中的换热网络数据。其中包括两流股换热器和多流股换热器的数据。如果在模拟中使用了B-JAC模块，Aspen Pinch就会在Network Design/Simulation中启动B-JAC程序。这可以降低在热集成中的大量工作。Flow Sheet（流程图）本选项将显示物流被提取的Aspen Plus文件。可以从Browse中进行修改。Segmenting Streams（物流分段）夹点技术要求任一物流的加热和冷却曲线都能用一段直线表示。但有时这种简单的表示的精确度不能满足要求，因此需要用多个更短的线段来表示。自动分段功能你可以为所有的物流进行分段。ToolsAuto SegmentationEditing Stream To Segment。在此窗口中选择要进行的物流。本窗口列出了所有可以被分段物流。交互分段功能Aspen Pinch对于从Aspen Plus导入的数据是进行自动分段的，如果你想对导入的数据重新分段，或对手动输入的数据进行分段，可以使用交互分段功能。ToolsSegmentationSegment Stream对话框选择物流单击OK-出现分段图。图上的两条曲线分别代表原分段数据和现在的分段数据。可以用+和-号添加和删除分段。改变分段的精确度缺省的状况下Aspen Pinch每隔3度，分为一段。如果要改变分段的精确度：在物流分段窗口激活的状态下toolsautosegment accuracy。设置精确度。第五章 改造目标的确定本部分介绍如何对换热网络改造进行目标确定。对于一个已经存在的换热网络设计来说，改造目标的确定是用来估算在各种不同投资情况下的节能可能性。如果你有一笔资金可以投入到新换热器上，改造目标确定功能可以预测相应的所节约的费用。如果你的项目必须达到以下回收标准，改造目标确定功能可以计算多少投资和节省的能量可以达到这个标准。确定改造目标所需的工作在计算改造目标以前，需要：一个换热器网络的设计，已有各个换热器面积，而且所有的换热器定义成现有的换热器。物流，公用工程，经济和换热器费用数据开始改造目标确定从菜单栏或工具条启动改造目标确定功能。会出现面积和热负荷性能图。这是改造目标的起点。下面的曲线（红色）所进哦基于新设计的面积热，热负荷曲线。上面的曲线是在计算所得的下的曲线，包括以下无效面积。定义为在固定能耗下目标换热面积与实际换热器面积的比值。一般小于1。上面的标签为现有的能耗，所需的全对流换热器面积和管壳面积以及面积效率因子。工具条添加新的因子值Aspen Pinch根据你的换热网络、物流和公用工程数据自动计算面积效率的值。你也可以添加固定的值或增量。规定固定的值在菜单栏OptionsAdd Constant Alpha Curves来添加新的值。可以添加多个值。规定增量在菜单栏OptionsAdd Inc Alpha Curves，在对话框值添加增量。规定了后，会重新绘制面积负荷图。在固定和增量间进行切换在菜单栏RetrofitPropertiesUse Increment Alpha。在换热单元数和壳程数目标间进行切换换热单元数假设为全逆流换热器，壳程假设为多程换热器，大部分情况下应用壳程目标。在菜单栏RetrofitPropertiesShell Targets可以切换到壳程目标窗口。产生改造曲线图改造目标确定功能可以产生许多曲线图。菜单栏RetrofitPlots会出现改造目标确定变量列表对话框。从中选择曲线。节能曲线图最常用的图是节能投资费用曲线图。如果选择此曲线图的话，可以添加回收期限，菜单栏OptionsAdd Payback Lines。规定完这个对话框后会出现添加回收期限的曲线图，产生报告可以产生两种报告：规定回收期限的报告 改造目标确定报告规定回收期限的报告此报告给出了所有 固定回收期限下的结果。从菜单栏RetrofitCalculate Payback出现规定回收期限对话框规定了回收期限后会出现回收期限报告。改造目标确定报告改造目标确定报告包含了所有的计算结果包括最小温差、节约能量、所需投资和回收期限。产生报告：菜单栏RetrofitReportView。定制报告：菜单栏RetrofitReportSettings1 在出现对话框中定制报告。2 查看缺省设置单击Defaults按钮。3 定制报告，选择复选框。4 单击OK，关闭窗口。打印报告重新设计换热器网络在确定改造目标时，建立了可接受的投资费用、节省能量和回收期限。还可以设置改造设计的初始温差值。然后需要应用此最小温差重新设计换热网络。运用设计工具查看并重新设计换热网络，尽量减少跨越夹点的换热器。更多信息间第八章。第六章 全局目标的确定本部分介绍如何进行全局目标的确定。全局目标确定功能允许用户评价过程单元之间的换热，和整个生产区的公用工程系统。当工程布局对不同单元间的整个热集成有影响时，非常重要。全局目标确定功能为公用工程系统提供了强度的分析工具。比如，用户可以设置蒸汽系统的压力以获得相对单个单元来说，全局最佳的冷热负荷需求。开始全局目标确定preparation：全局包括不同的过程单元和一个公用工程系统。在进行全局目标确定以前，必须先为各个过程单元建立不同的工况case。每个工况与普通的工况相同，需要相同的数据文件。另外，或许想只包含某个单元的公用工程信息而不是整个过程，这时可以使用Total Site Existing Utilities表。进行全局目标确定一旦单独的过程工况确定，就可以建立一个新工况以在其中进行全局目标确定。在新工况中，需要完成一个Total Site Cases输入表，以指明去何处选中各个过程工况的数据。这种方法非常灵活，允许用户方便的查看全局热集成的可能性和单个过程热集成的可能性。步骤：创建一个新工况，在菜单栏选择ToolsTotal Site。识别全局的工况首次进行全局目标确定功能时，会出现Editing Total Site Analysis Case窗口。也可以双击Total Site Analysis Case文件来查看这个窗口。用此窗口来寻找所有过程的数据。每个过程都应该单独保存。如果进行全局现有公用工程表，ProcUtil栏应选择UTILITY。输入工况信息1 通过完成这个窗口来输入工况信息。2 DefltCas指的是缺省工况，只有在缺省选项下，才能获得费用和经济数据。3 如果要包括每个过程中总组合曲线中的口袋的话，在InclPocket栏选择YES。4 输入CasDTmin可以产生热源热阱剖面图。如果想应用工况中的DTmin，保持空白。5 检查以保证输入正确。全局所有的公用工程在Total Site Existing Utilities表中设置只需要公用工程的过程单元。填写公用工程ID(UtilID),使用公用工程的换热器ID，DUTY是公用工程所提供的热负荷。其余5栏控制在热源热阱图中所显示的温度。如果ProcUtil选择PROCESS，就需要工艺物流温度，选择UTILITY提供公用工程的温度使用公用工程温度时，被颠倒以代表工艺需求。如上例，CW公用工程用一条进口温度为25出口为20的热物流来代替。可以创建满足过程需要的足够多的公用工程，当UtilID多次使用时，其热负荷被加和。如果要在工况中使用Total Site Existing Utilities表的话，ProcUtil必须选择UTILITY。显示热源热阱剖面图关闭Total Site Existing Utilities窗口后，Aspen Pinch自动产生Total SiteSource Sink Profile。本图表示了全局的冷热需求。红线为热源，表示需要移走的热量。蓝色为热阱，表示需要提供的热量定制全局工具条添加公用工程在有了全局热源热阱图后，肯需要确定相应公用工程的操作条件。可以使用Aspen Pinch来选择所需的公用工程，并确定其述评和热负荷。当用户创建全局案例时，Aspen Pinch从所有的案例收集公用工程数据，并创建一个新的公用工程数据文件。在热源热阱图中添加公用工程1 从菜单栏选择OptionsShow Utilities。软件重新绘制此图，移显示以前添加的公用工程。本图自动添加标签Sink Active 或Source Active。2 要几何热源剖面图或热阱剖面图，从菜单栏选择SiteSink Active 或Source Active。在任一情况下都可以添加公用工程。从菜单栏SiteUtility Placement添加公用工程。修改确定目标数据在对象管理器窗口中，选择所需修改的文件就看快速修改数据。全局热源热阱图可能包含不同工况中的数据。要显示某个全局案例，从菜单栏选择SiteTarget Case。出现选择案例对话框，从中选择要显示的案例。获取全局报告从菜单栏选择Site ReportView或单击报告按钮。定制全局报告可以定制报告以打印你所需的信息。1 从菜单栏选择SiteReportSettings：Total Site出现编辑目标确定报告选项对话框。2 选择要报告的数据和结果，然后单击OK。3 从菜单栏选择SiteReportsSettings：Heat Power出现编辑热功模块报告选项对话框。选择要报告的选项，单击OK。第七章 网络设计本章讲述了如何设计一个新的换热网络。而且介绍了如何修改换热网络以减少换热单元数并降低网络费用。在开始设计一个新网络以前，必须已经完成了目标确定，而且已经选择了公用工程及其负荷。启动换热网络设计功能更换网络设计的工具栏。改变设计表格的外观Viewshow。获取更多的流股信息。按住CTRL键可以选择多个物流，从而可以显示多个物流的信息。显示物流数据表添加并规定换热器获取了足够的信息后，就可以开始换热网络设计了。添加换热器在夹点技术中，一个换热器通常被称为一个匹配match。在缺省的状态匹配为简捷式换热器。如果是导入数据的话，则可以为B-JAC类型。规定B-JAC模块（忽略）规定换热器的操作条件在添加了换热器后，下一步就是规定换热器的条件除了B-JAC，对于简捷式换热器，我们用Tick Off（剔除）和匹配数据来达到这一目的。Tick Off剔除是设定换热器负荷的术语。将换热器负荷最大化，以使其可以满足其中一条物流的换热负荷。一定某个物流的换热负荷满足后，就可以不必在考虑它，也就是说这一物流被剔除了。编辑、删除换热器撤销所作的修改重新设计获取换热器信息可以在换热器设计表格中显示换热器信息。可以定制Identify选择ID后所显示的信息。OptionsIdentify Options。换热器的表征Aspen Pinch用惯例来表征换热网络设计格子图中的换热器。长虚线连接的换热器表示其数据未被规定完全。短虚线表示已经完全规定但温差小于最小换热温差。实线表示已经完全规定换热器。穿越夹点换热器的标志。物流分流及混合。规定换热器是新的还是已有的，对改造设计非常重要。可以通过Match Data中的Define来确定。也可以在格子图窗口中，DesignDefine as Existing来规定。设计工具设计工具可以使用户进行高效的设计。CP table（CP表）Driving force plot 驱动力图。Heating/cooling profiles加热/冷却剖面图。Automatic design自动设计。CP Table进行夹点设计时，必须从夹点处开始，向远离夹点的方向进行。在夹点处必须满足两条规则。因此可以用CP table来快速查看夹点处的CP。显示CP table的步骤：在格子图窗口中，点击最近的夹点；右键选择CP table。Driving force plot（驱动力为温差，所以为温差变化图）右键单击某换热器Driving force profile选择图类型。直接单击快捷键。Heating/cooling profiles（加热/冷却剖面图）单击某换热器右键选择Heat exchanger T、Q Profile。Automatic design （自动设计）Aspen Pinch的自动设计功能可以产生具有最大热回收量的换热网络。自动设计工具适合简单网络的设计。本工具有两种模式：New Design 软件自动设计整个换热网络。Finish Design 在用户添加完夹点附近的主要换热器后，有软件自动添加其余的小换热器，加热器和冷却器。注意：推荐使用Finish Design 功能。使用Aspen Pinch 的自动设计工具：1 激活网络设计窗口，从菜单栏选择DesignAutomatic Design出现Editing Temp file.2 在本窗口中，为包含有或没有物流分支的网络的工况输入名称。这些工况将变成子工况。输入名称后单击OK。3 Aspen Pinch 自动为两个工况进行计算，然后会出现标记有运算成功的消息框出现。4 查看网络结果，选择某个子工况，再查看网络设计即可。网络热负荷回路与热负荷路径Aspen Pinch可以进行回路与路径的运算，从而使用户可以降低换热器数和总的网络费用。网络回路确定回路。只显示回路物流。菜单栏ViewShow选择Loop/Path stream。打断回路。选择要剔除的换热器右键break。或者单击Evolution按钮。Aspen Pinch自动将所选择的换热器负荷转移到其他换热器上。热负荷回路断开后，软件自动重新计算各换热器后的温度。注意：剔除换热器后，某些换热器的温差有可能小于最小换热温差。如果要恢复最小温差的约束，就会需要另外能量。控制回路的转移负荷断裂回路时，会有一定数量的热负荷转移到其他换热器上，直到所选换热器的热负荷为零。Aspen Pinch自动计算所需要转移的热负荷。用户也可以指定转移的负荷量。右键回路的换热器在弹出菜单中选择Loop/Pathshifted duty。在弹出的对话框中添加要转移的热负荷。网络路径热负荷路径用于剔除小换热器和增大物流温差来实现。寻找热负荷路径在换热网络设计窗口中，右键单击任一换热器，在弹出菜单中选择Loop/path选项find path。只显示路径物流控制热负荷路径转移的热负荷。单击某换热器右键Loop/Pathshifted duty。通过指定物流温度来控制路径的转移热负荷。右键路径的某物流Specify Temperature。设置Loop/Path参数Aspen Pinch允许用户以换热器号或热负荷对热负荷路径进行排序。同时运行包含或排除含有某个换热器的热负荷路径。这个功能在大规模复杂换热网络中非常有用。以换热器号对热负荷路径进行排序右键单击任一换热器Loop/Pathordering。或从菜单栏选择。需要和要排除的换热器可以对包含或步包含特定换热器的热负荷回路进行工作。可以指定多个换热器右键弹出菜单中Loop/Pathrequired或exclude。如果要显示所有的路径选择Remove all constraints。设置网络设计参数从主菜单栏中选择optionsdesign parameters换热器数据温度本键用来设置输入换热器数据时所显示的温度。CPtable换热器剖面换热器缺省设置换热器类型设置自动保存产生报告Aspen Pinch可以获得如下类型的报告：换热器网络换热器跨越夹点的换热器换热网络报告从菜单栏NetworkReportsMain。获取换热网络报告。获取换热器报告（单个） 右键某换热器Heat Exchanger Reports。获取跨越夹点换热器报告工具栏。定制报告NetworkReports打印报告和流程图。第八章 运用网络夹点进行改造设计本部分介绍如果运用Aspen Pinch 进行改造设计。Aspen Pinch使用网络夹点，一种强大的新技术来提供用户改造复杂换热网络的能力。简介改造设计是个挑战性的工作，对于复杂网络来说尤其如此。但是，现在有了一种强大的新技术来大大的简化改造设计。这种新技术依赖于对网络夹点的识别，本计算已经融入了Aspen Pinch软件中。夹点技术认为是网络结构而不是网络组合曲线导致了夹点的出现，并因此限制了热回收。夹点技术认为，改善热回收的最近方法就是改变网络结构，从而去除瓶颈而改善热回收。Aspen Pinch不仅可以识别热回收的瓶颈，而且可以提供修改结构以去除瓶颈的建议。因此尽管夹点技术包含了大量的数学规划技术，但依然可以是用户控制整个设计。没有用户的授权，任何改变都是不可能的。Aspen Pinch所寻找的结构改变是试图把热量从夹点下方移到夹点上方。重新排列现有的换热器。使现有的换热器Repiping。添加新换热器。物流分支。开始前的预备工作在开始改造设计以前，必须已经有了一个换热网络，并已经存入到了Aspen Pinch中。这个网络可以从其他软件导入。推荐在进行改造设计前首先进行模拟。这使计算换热网络改变时比较容易。关于模拟的更多信息见换热器网络模拟与优化一章。应该已经输入换热器投资费用，公用工程费用和经济费用数据。使用网络设计工具可以全面的使用Aspen Pinch的改造工具。改造设计数据开始使用Aspen Pinch的改造设计算法前，应该先设置用来决定改造变动的改造设计参数。从菜单栏选择DataRetrofit Design在弹出菜单中选择要创建的数据文件。下面介绍各个选项。Exchanger DT Limits换热器温差限制Aspen Pinch用换热温差来确立可能的热回收极限。要设置换热器温差，从菜单栏选择DataRetrofit DesignExchanger DT Limits。出现设置换热器温差的窗口。使用这个对话框为每个换热器设置需要的换热温差。本表有四分表。可以为现有的换热器，新换热器，新加热器和新冷却器设置温差。注意：不要将温差设置过大，否则会失去好的改造选择。在低温换热系统中，小的换热温差非常重要。在低温系统中，如果温差过大，Aspen Pinch可能会不能计算改造方案。换热器负荷弹性在改造设计计算过程中，Aspen Pinch会改变各个换热器的负荷以获得最近的改造方案。可以为每个换热器设置最大最小热回收量。要设置现有换热器的热回收量，从菜单栏选择DataRetrofit DesignExchanger Duty Bounds。在换热器负荷弹性窗口中设置，换热器的最大最小热负荷。每个换热器的缺省最小热负荷为0。最大热负荷是某个物流的最大热负荷。要改变这个值，单击此值输入自己的值。单击OK ，保存并关闭对话框。匹配约束在存在匹配约束时，Aspen Pinch也可以确定改造设计方案。例如，因为安全原因，可能要禁止某两个物流间的换热。要设置两个物流间的约束，从菜单栏选择DataRetrofit DesignMatch Constraints。出现新匹配约束对话框。热物流在表格顶部，冷物流在表格左部。ALLOWED表示允许换热，BANNED表示禁止换热，要改变匹配禁止与否的话，单击此单元格，右键选择属性即可。Solver Options求解器选项在计算改造设计的改变之前，可能想查看求解器选项。要查看求解器选项：1 在网络设计窗口，从菜单栏选择DataRetrofit DesignSolver Options。出现求解器选项对话框。2 如果想写出迭代步骤的日志文件，选择Output iteration log。迭代日志文件会出现在本案例中。3 在缺省状态下，Aspen Pinch在线性规划中使用单纯形法搜索改造方案的最优解。大规模复杂换热网络可以使用其他快速的求解方法如interior point方法。4 在缺省状态下，Aspen Pinch会搜索所有的改造设计改变。因为这种搜索非常耗时，某些改变可能会导致更多的能耗。尽管这些结果可能是你所感兴趣的，但或许只想考虑降低能耗的改变。你可以进行设置，使Aspen Pinch不计算这些改变。软件不计算这些改变，只进行列表作为不可能选项。要列出降低能耗的改变，但在报告中显示所有的改变，选择Cut off worse than current option。5 推荐为冷热流体单独使用dummy加热器或冷却器，以保证在改动后的设计的可能性。要保证可能性的方法使选择Use dummy heaters and coolers。6 推荐将误差保持缺省状态，如果有困难可以增大误差值。7 单击OK按钮。改造设计的工具条确定网络夹点在识别现有换热网络的改造设计改动时，现有的网络结构限制了所能达到的热回收量。Aspen Pinch可以识别处于所谓的网络夹点处的换热器。只有这些换热器被识别时，从可能识别出合适的改造方案。识别夹点换热器的方法是，在设计格子图窗口，从菜单栏选择Retrofit DesignLocate network pinch。出现网络夹点报告窗口。这个报告列出了所有处于网络夹点的换热器。并且计算了在不改变网络结构，只增加换热器面积时，最小的需热量。执行改造设计在设置完成改造设计变动的参数后，Aspen Pinch可以搜索能降低能耗的网络结构。Aspen Pinch使用数学方法搜索潜在有益的改变。然后把所有的改变方案按降序排列。用户可以选择感兴趣的改变应用于自己的网络设计。从热力学的角度来看，应该选择第一个改变方案，因为它有最大的热回收量。作为一种通用规则，这些改变已经满足了总面积最小的要求。Aspen Pinch可以搜索如下的结构改变：Resequence 该序改变换热器在物流上的顺序，而不改变通过换热器的物流；Repipe 改变流径改变通过换热器的物流。Add new exchanger 添加新换热器。Split stream物流分支当过程夹点和网络夹点重合时。首先考虑Resequence方案，因为其易于实施，且投资较低。其次考虑Repipe，然后考虑Add new exchanger方案。当换热器处于网络夹点时，考虑物流分支，Split stream。Resequence改动要产生该序方案并将其应用于自己的网络改造设计时：1 在网络设计格子图窗口，菜单栏Retrofit designResequence。出现该序方案列表窗口。显示所有的该序方案。使用滚动条查看整个列表。Calculation ON or OFF 计算开关依赖与换热器匹配约束。双击改变计算模式。Exchanger name 重新排序的换热器名称。Hot stream and location 表明换热器应该在的位置，以物流名称和相邻换热器。称表示。如果不移动标签为current移动标签为new。 Cold stream and location 以冷物流名称和相邻换热器表示位置。 Minimum heat demand 表明了在此改动方案下的最小能耗，假设可以改变换热面积，但不改变网络结构。 Heat demand reduction 在此改造设计方案下，能耗降低量。如为负号在能耗增加入网正号在能耗降低。 可以改变列表顺序。右键单击列即可。2 改变列表列出了所有的搜索结果。要实施的话，单击，然后Implement Selection Button按钮。在出现的Select Resequence Options对话框蒸，查看改变后的网络结构。单击OK,实施改造。3 格子图窗口中的网络重新绘制，可能会出现热量不平衡。4 用户可以通过模拟网络校正不平衡，并重新计算费用。在菜单栏NetworkRun Simulation即可。寻找其他改动方案，而不校正不平衡。在不平衡时Aspen Pinch也可以搜索最佳改动方案。Repipe 改变流径方案要产生改变流径方案，并应用的话：1 在网络设计格子图窗口，菜单栏Retrofit designRepipe。出现改变流径方案列表对话框。此对话框与上一个对话框类似。操作也类似。添加新换热器改造方案要产生添加新换热器改造方案列表，并应用的话：在网络设计格子图窗口，菜单栏Retrofit designAdd new exchanger。其余操作与上类似。Stream split modifications物流分支改造方案要产生物流分支改造方案，并应用的话：1 在网络设计格子图窗口，菜单栏Retrofit designSplit stream。出现的对话框与上类似。2 要实施改造的话，单击Implement Selection按钮