(过程装备优化设计)最大热回收换热网络设计

1、( (过程装备优化设计过程装备优化设计) )最最大热回收换热网络设计大热回收换热网络设计T*pinch=65。热流股：Tpinch=70；冷流股：Tpinch=60QH,min=960， QC,min=120ResultCPHCPC40361234CP204080361808013070431006060120302000240090HH1168001601080C40120Hot 1Hot 2Cold 3Cold 4CH180801304010060301204985200012003603240PinchStream SplittingStream Splitting(1) 夹点上方夹点上

2、方分割冷流股分割冷流股夹点匹配可行性规则夹点匹配可行性规则夹点匹配可行性规则夹点匹配可行性规则可行性规则：可行性规则：规则规则2 对于夹点上方，热工艺物流（包括其分支物流）的数目NH不大于冷工艺物流（包括其分支物流）数目NC，即：CHNNC5C4H2H1(a)H3312312(b)C4C3H1（C）H2C5H21(2) 夹点下方夹点下方分割热流股分割热流股夹点匹配可行性规则夹点匹配可行性规则夹点匹配可行性规则夹点匹配可行性规则可行性规则：可行性规则：规则规则2 对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）数目NH不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的数目NC , 即：CHNNC4C3H1H2C5（

3、d）1312(e)C4H3H1（f）H2C5C21ExampleCPHCPCNHNC547ExampleCPHCPCNHNC54437CPHCPCNHNC54437 Branch flow rates = degree of freedom in Branch flow rates = degree of freedom in designdesign Finding best choice = optimization problemFinding best choice = optimization problemSummary Above PinchSummary Below Pinch

4、Summary夹点设计法基本原则夹点设计法基本原则(夹点匹配三原则夹点匹配三原则)：应该避免有热流量通过夹点夹点上方避免引入公用工程冷却物流夹点下方避免引入公用工程加热物流违背以上三条，就会增大公用工程负荷及相应的设备投资Summary夹点处流股匹配换热的可行性规则：夹点处流股匹配换热的可行性规则： 规则规则1 对于夹点上方，热工艺物流(包括其分支物流)的数目NH不大于冷工艺物流(包括其分支物流)数目NC： 对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）数目NH不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的数目NC ：CHNNCHNNSummary规则规则2 夹点上方，每一夹点匹配中热物流的热容流率CPH小

5、于或等于冷物流的热容量流率CPC,即： CPH CPC 夹点下方，每一夹点匹配中热物流的热容流率CPH或等于冷物流的热容量流率CPC,即： CPH CPCSummary物流间匹配换热的经验规则：物流间匹配换热的经验规则： 经验规则经验规则1 每个换热器的热负荷应等于该换热器冷热物流匹配中热负荷较小者，以保证经过一次换热，既可以使一个物流达到规定的目标温度,以减少所用换热设备的数量。 经验规则经验规则2 应尽量选择热容量流率相近的冷、热流体进行匹配换热，使得换热器在结构上相对合理，且在相同的热负荷及相同的有效能损失下，其传热温差最大。Summary夹点设计法的要点：夹点设计法的要点： 在夹点处，

6、换热网络分隔开，热端和冷端分别处理。 热端和冷端都先从夹点开始设计，遵循夹点匹配可行性规则及经验规则。离开夹点后，采用经验规则，但传热温差约束紧张时还应遵循可行性规则Multiple UtilitiesMultiple Utilities4.1 公用工程的种类公用工程的种类We normally have a choice of many hot and cold utilities.供热系统空压系统燃气供应系统变配电系统制冷系统真空系统公用工程应用原则公用工程应用原则Hot Utilities:We want to at the leveland at the level.Cold Util

7、ities:We want to at the leveland at the level.(1) 蒸汽系统蒸汽系统412MPa14MPa18MPa, T570)(2) 蒸汽蒸汽(2) 蒸汽蒸汽(2) 蒸汽蒸汽(3) 烟气烟气Pinch temperature might be limiting stack temperature.CPminTTFT = theoretical flam temperatureTacid dew= acid dew pointTo = ambient(3) 烟气烟气(4) 制冷剂制冷剂四氟乙烷(R134a)：-26.3氟利昂-12(R12，CF2Cl2)：-2

8、9.8氨(R717)：-33.3氟利昂-22(R22，CHF2Cl)：-41丙烷(R290)：-42二氧化碳(R744)：-78.5乙烯(R1150)：-103.9甲烷(R50)：-161.5液氮：-196.64.4 公用工程夹点公用工程夹点4.4 公用工程夹点公用工程夹点4.4 公用工程夹点公用工程夹点The composite curves give the true pictureThe composite curves give the true picture We need to add the utilities back in Form 平衡组合曲线平衡组合曲线平衡组合曲线平衡

9、组合曲线Each utility pinch creates an additional design region within which only the appropriate utility is used.SummaryThe grand composite curve can be constructed directly form the problem table algorithm.Grand composite curve shows utility requirements in enthalpy and temperature terms.Temperature di