过程能量综合技术

过程能量综合技术第1页，共14页，2023年，2月20日，星期二本章主要内容第一节概述第二节过程能量优化工作程序第三节过程系统挟点技术分析方法及应用第四节过程能量系统综合（优化）技术应用第五节过程能量优化实例第2页，共14页，2023年，2月20日，星期二考纲要求所在节考试标准适用范围要求内容6.1概述识记过程能量综合（优化）技术的概念★领会过程能量优化技术对节能的意义★6.2过程能量优化工作程序领会实施过程能量优化的工作程序★6.3过程系统挟点技术分析方法及应用识记基本概念★领会复合线★挟点的原则★6.4过程能量系统综合(优化)技术应用识记能量升级利用的技术类型★应用换热网络结构调整的途径及低温热利用★第3页，共14页，2023年，2月20日，星期二教师导读

过程能量综合技术是以能量系统为主线，研究能流与物流的最佳结合关系，用多种技术集成，实现最优技术条件的科学方法，是过程工业科学技术与计算机技术相结合、研究更有效地利用能量和提高生产工艺水平的边缘科学。过程能量综合技术归纳为三个方面，即系统设计、系统操作和系统控制。挟点技术是一项过程能量综合优化突出的技术，是一项真正面向工程的实用方法。本章主要介绍挟点技术的分析方法及其应用，过程能量系统综合优化技术的能量升级利用、工业加热炉的热联供、热-电-冷联供、低温热利用和蒸汽动力系统的能量综合优化设计等技术的应用。本章的重点是：过程能量优化技术的基本概念、挟点技术合成换热网络的基本原则。本章的难点是：换热网络结构调整的途径及低温热利用第4页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.1概述过程能量综合（优化）技术的概念过程能量综合技术是以能量系统为主线，研究能流与物流的最佳结合关系，用多种技术集成，实现最优技术条件的科学方法。该技术是过程工业科学技术与计算机技术相结合、研究更有效地利用能量和提高生产工艺水平的边缘科学。主要包括系统设计、系统操作和系统控制三个方面的内容。过程系统设计优化包括两部分：物料优化和能量优化。第5页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.1概述过程能量优化技术对节能的意义：过去，工业企业在大力抓单项节能技术改造方面取得了长足的进步，这是粗放型生产向集约化生产迈进的第一步。近几十年来，世界上许多传统的生产过程能耗一直呈逐年下降趋势，其中大部分不是由于工艺或设备有什么新的突破，而主要是将已有的技术进行过程能量集成、综合匹配，使其产生整体的节能效果。过程综合，是化学工程、系统工程和计算机科学的交叉学科。（1）传统技术产业渗透高技术产生的变革（2）能量系统优化改造与实际生产紧密结合（3）过程能量优化技术改造属无风险、高回报投资项目第6页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.2过程能量优化工作程序开展过程能量优化工作需要三个前提，第一要有一个专门从事具体操作的组织；第二需集中一批项目的技术专家，形成技术集合优势；第三是生产企业要具备改造的条件和要求改造的意愿。第7页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.2过程能量优化工作程序

以上工作流程保证了以下工作内容的落实：①企业领导先要清楚和明确开展这项工作的第一步——调研咨询的任务目标。企业负责该项工作的职能机构要做好调研前的准备工作并落实好初次调研的行程时间。②专家组在企业的协助下，听取企业对生产状况的总体介绍，收集企业实有的各项经济指标以及能耗的各项数据和资料，到现场了解情况，与企业人员座谈交换意见，汇总资料进行技术分析处理，做出能量系统优化改造方向性的咨询报告。③企业结合自身的发展计划对咨询报告进行讨论，确定系统优化要做的可行性研究范围和项目课题。④确定技术改造总体规划、立项。⑤项目可行性研究。⑥基础设计、工程设计。⑦改造工程施工。第8页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.3过程系统挟点技术分析方法及应用基本概念（P215)①冷流：需要被加热的工艺物流称为冷流，其温度一般升高，即初始温度低于目标温度。②热流：被冷却的工艺物流称为热流，热流的初始温度一般高于目标温度。③热容流率CP（HeatCapacityFlowrate）：是指工艺物流单位时间每变化1K所发生的焓变。④最小接近温差（挟点温差，MinimumTemperatureApproach）：对单个换热台位而言，换热的冷、热端温差较小者，称接近温差。对一个换热网络而言，所有换热台位接近温差中的最小值称为最小接近温差，也称挟点温差。第9页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.3过程系统挟点技术分析方法及应用复合线

第10页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.3过程系统挟点技术分析方法及应用

第11页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.3过程系统挟点技术分析方法及应用挟点原则（P216~217)：挟点将换热网络分解为两个区域，热端——挟点之上，它包括比挟点温度高的工艺物流及其间的热交换，只要求公用设施加热物流输入热量，可称为热阱（HeatSink）；冷端包含比挟点温度低的工艺物流及其间的热交换，并只要求公用设施冷却物流取出热量，可称为热源（HeatSource）。当通过挟点的热流量为零时，公用设施加热及冷却负荷最小，即热回收最大。挟点技术合成换热网络的三个基本原则：①不通过挟点传递热量。②挟点以上的热阱部分不适用冷公用工程。③挟点以下的热源部分不适用热公用工程。为得到最小公用设施加热即冷却负荷（或达到最大的热回收）的设计结果，应当遵循上述三条基本原则（也称金规则）。这三条设计金规则不只局限于换热网络，也适用于热动力系统、换热分离系统等。第12页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.4过程能量系统综合（优化）技术应用能量升级利用的技术类型（P221~223)1、热泵（HP）2、功（动力）回收技术3、汽液两相全流式透平（TPT）第13页，共14页，2023年，2月20日，星期二6.4过程能量系统综合（优化）技术应用换热网络结构调整的途径及低温热利用(P228~229)（1）换热网络结构调整的途径调整换热网络结构对热源、热阱做调整的三个途径：①利用环节的工艺改进；②转换环节的功热联产（“多水平公用工程”）；③回收环节的能量升级（“热机、热泵”）。（2）低温热利用 同级利用：直接或间接向温位更低的热阱供热。升级利用：用热泵技术向更高温位热阱供热；运用朗肯循环或两相透平技术产生动力。在能够找到适宜低温热阱的情况下，同级利用投资少，效益好。低温热利用系统的设计优化原则：①热阱、热源需在企业及邻近区域系统内统筹考虑，可统一规划，分