全局系统能量集成方法研究

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1、大连理工大学博士学位论文全局系统能量集成方法研究姓名：修乃云申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：姚平经2000.1.1摘要本论文根据全局系统臆匏优化对于过程工业实现能源节约、清洁生产体系的重要意义，及这类包括热功系统在内的能量集成问题的研究现状和发展趋势，使用单过程热功集成成熟的方法一夹点分析和数学规划对全局系统能量集成问题进行了深入系统的研究，针对全局系统能量集成的三种不同情况一全局改造、全局扩充和全漏基础设计，分别提出了系统的分析方法，并应用工程实例验证了方法的有效性。体论文的主要工作分为以下几个方面：＼1所谓全局系统能量集成是指在各生产过程换热网络综合的基础

2、上，通过安排过程之间的热量交换，合理配置热机作功和背压蒸汽加热的关系，以使全局系统总能耗最小。熟功集成在全局能量集成中是一种限制，为快速、有效地解决这个问题，把单过程热功集成成熟的方法一夹点分析方法和数学规划方法结合起来，吸取各自的优点，扩展应用于全局系统能量集成，发展了全局系统能量集成的方法及相应的策略。2．本文结合单过程夹点分析的加I减原则，建立了全局系统能量集成的分析原则一全局系统加，减原则和负荷移动原则，为：①在全局夹点上方，任一等级蒸汽产生增加或蒸汽需求减少将导致燃料节省，同时，联产功潜力减少；在全局夹点下方，任～等级蒸汽产生增加或蒸汽需求减少将导致联产功潜力

3、增加，而燃料消耗不变。②如果蒸汽负荷移动涉及的蒸汽等级在全局夹点相同一侧，则联产功潜力增加；如果蒸汽负荷移动涉及的蒸汽等级是形成全局夹点的蒸汽等级，则燃料节省，同时联产功潜力减少。应用这些原则，可以快速、有效地在全局各工艺过程之间与公用工程之间的相互影响中来判断过程和公用工程改进最终是如何影响全局燃料消耗和联产功的。3．本论文基于建立的全局系统能量集成分析原则，提出了全局系统能量集成改造和扩充的系统分析方法。针对改造问题，可以帮助工程师在早期的概念设计阶段确定改造的范围和筛选主要的方案，明确指导全局过程改进，达到燃料节省和联产功增加的目标。针对扩充问题，从全局系统整体出

4、发，提出了三种策略，有助于改善全局系统的经济性。l大连理工大学博士学位论文4．本文针对全局能量集成的基础设计问题，考虑了多种操作情况。首先使用全局夹点分析方法，同时考虑所有操作工况，为确定蒸汽管网在整个操作过程中最优。然后建立在蒸汽等级之问的透平网络的超结构，进而jlj数学模型来描述这种超结构，为应刚数学规划方法求解该类问题，打F了良好的基础。综一L所述，本论文对全局系统能量集成的方法和策略进行了较为系统的研究，把单过程夹点分析成熟的方法推J“‘应用于全局系统，使其在理论和廊用一L取得了一定进展、。、卜＼IT些塾坠盟一一ABSTRACTBasedonthesignifi

5、canceofthetotaIsiteenergyintegrationintheenergysavingandcleanerproductionintheprocessindustry，andthestateoftheartanddevelopmenttendencyofthetechnologyofTotalSiteenergyintegrationwhichincludestheheatandpowersystem，thetaskoftheTotalSiteenergyintegrationhasbeenstudiedbyusingtheapproachesoft

6、hesingleprocessheatandpowerintegration-pinchanalysisandmathematicalprogramming．Accordingtothreedifferenttypesofthetotalsiteenergyintegration—retrofitofanexistingsite，siteexpansionandgrassrootsdesign。theauthorhasadvancedasystematicanalysismethodandprovedtheeffectofthismethodwhileusedinthe

7、industrycasestudyThemainachievementsofthedissertationareasfollows：’1．Througharrangingtheheatexchangeamongthedifferentprocesses，theTotalSiteenergyintegrationistoallocatetherelationshipbetweentheheatenginesandbackpressuresteamofheatingreasonably，whichminimizethetotalenergyc