探究换热网络的模拟、优化与综合

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1、郑州大学硕士学位论文换热网络的模拟、优化与综合姓名：靳遵龙申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：董其伍20040425摘要Y635787我国的能源供应短缺，长期处于紧张状态，而且能源利用率与发达国家相比差距很大，这些严重地束缚了国民经济的正常发展，节能降耗已是大势所趋。过程综合与集成是当今工程节能中的主要手段。近二三十年来，世界许多传统化工生产的能耗一直处于逐年下降的趋势。然而这些进步很少是由于工艺或设备有什么革命性的改革或突破而导致，而主要是将已有的技术通过过程集成、综合匹配等手段，使之产生整体的节能

2、效果。所以在化工设计中为了合理的、经济的利用资源、降低生产成本，设计人员己不仅着眼于单个操作单元的节能，而越来越注重整个生产系统的能量的综合应用，这会带来更显著的效果。典型的过程工业，如石油、化工、化肥等工业部门都是耗能大户，降低过程工业的能耗一直是发展生产技术，提高产品市场竞争能力的重要组成部分。特别是能量密集程度很高的换热网络更是其中之最，因此，优化换热网络结构，最大限度的回收热量，意义重大。近年，由于经济发展的需要，过程工业的生产装置日趋大型化、复杂化。降低系统过程用能的手段之一就是应用过程能量综合技

3、术，对整个系统进行用能的分析及调优，确定整个换热网络的最佳流程结构，在满足过程物流工艺要求的基础上，使它具有最少的设备投资费用和操作费用。同时，由于单位产品用能的降低，减少了废气物的排放。这必将为国民经济的发展带来巨大的经济效益和社会效益。本文围绕这一丰题，开展了如下研究工作和创新：用夹点分析的方法对过程系统的用能状况做出诊断，找到过程系统的用能“瓶颈”所在。根据夹点理论，在夹点上方引入冷却公用工程、在夹点下方引入加热公用工程以及存在穿越夹点的换热流股，都会造成系统的加热和冷却公用工程的双重损失。通过改善夹

4、点附近的流股匹配，减少穿越夹点的热流量，以减少系统的公用工程消耗量。通过具体的工程实例证明，利用夹点分析技术，指导具体过程系统工程的改造或设计，能降低公用工程消耗量和初期的投资费用，实施方法简单，具有明显的优势，应用前景广阔。通过具体问题的分析，对于在问题表格法中遇到的有相变问题做了特殊的处理。过程系统工程物系组成十分复杂，利用大型化工模拟软件SIMSCIHEXTRAN对某大型合成氨厂氨合成工段进行模拟，发现传热温差较大，用能状况有不尽合理之处，并提出改善建议，给出优化结果。随着资源的日趋紧张，大型复杂过程

5、系统的节能生产更成为社会关注的重要课题。降低单位产品的用能，同时减少废气物的排放。这必将为国民经济的发展带来巨大的经济效益和社会效益。关键词：夹点技术换热网络优化模拟lIAbstractTheenergyresourcessupplyishardupinourcountry．Overalongperiodoftime，itisinalackingcondition．Theconsumptionofenergyutilizationforsingleproductisgreaterthanthatinthed

6、evelopedcountries，whichisthebaffleforthedevelopmentofthenationaleconomy．Sosavingenergyandcuttingdowntheconsumptionofenergyisthecleverbehavior．Thesynthesisandintegrationofprocessisthemainmethodofreducingenergyconsumptioninthechemicalengineering．Inthepastfew

7、decades，theenergyconsumptionofthetraditionchemicalproductionisdecreasing．ItisnotbecausethebenerequipmentSOmuchasbecausetheintegrationoftotalprocess．Therefore，inordertousingenergyeconomically,thechemicalengineerdidnotonlyputalleyeonreducingenergyconsumption

8、ofsingleequipment，butalsopaymoreattentiontohowtoreducingenergyconsumptionoftotalprocesswhichwillsaveenergydramatically．Thetypicalprocessindustry,suchaspetroleumandfertilizer,usesmuchmoreenergythanotherindustr