夹点技术在建材工业生产上的应用和研究

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1、夹点技术在建材工业生产上的应用和研究赵婉霞‘。赵小蔚2(1、CurtinUniversity(Australia)，浙江杭州310012；2、浙江省建筑材料科学研究所，浙江杭州310012)摘要：建材行业是我国国民经济发展的一个重要的基础材料产业，但同时也是高能耗的产业。所以如何对建材行业进行节能降耗也是如何保障建材行业可持续发展一项非常重要且迫切的工作。本文介绍了如何使用夹点技术以及相关的图表对工业系统和换热网络进行分析和改造，从而达到节能降耗的目的。关键词：夹点技术组合曲线问题表格算法热交换网络设计1引言夹点技术是

2、一种使工业工程系统的能源消耗整体优化的设计方法。夹点技术的特点就是把整个系统作为一个集成的整体，这样就可以在设计上做到使整体设计最优化，也就是说达到能耗最低、费用最小和环境污染最少。该方法具有物理意义清晰的特点，方法灵活简便，所以易于被工程技术人员掌握的特点。夹点技术最早是由英国曼彻斯特科技大学的B．Linn．hoff教授及其同事率先提出的，此法一经推出，即得到广泛的重视和采用，以后又在实践中不断得到发展和完善。目前欧美等国已有大型工程的新设计和改造采用了该方法，而且都取得了巨大的经济效益。一般改造项目的投资费用回收年

3、限均在两年以内。采用这种技术对于新装置设计而言，比传统方法节能30％-50％；近几年夹点技术也逐渐应用于老装置和老设备的节能技术改造中，并且也能取得较好的节能目的。2夹点技术的典型方法在本文中，将重点介绍如何使用夹点技术的几种典型的方法和工具，如冷热组合曲线问题表格算法综合复合曲线和热交换网络设计，进行优化能源分布和配置，从而达到最大限度地降低能耗成本。2．1冷热组合曲线冷热组合曲线是用作图的方法，在温一焓图上作出热物流和冷物流的组合曲线，热物流组合曲线应在冷物流组合曲线的上方，当两条曲线垂直距离最近时，也就是达到最小

4、的最佳温度差AT—min，此处的温度就是夹点温度。此外，右侧为的最小加热效能QHmin，左侧为最小冷却效能QCmin。-举个例子，在一个比较简单的热物流公用工程中有四个数据流，包括两个热物流和两个冷物流，相关的数据见表l所示，冷热组合曲线就可以用来确定它的夹点温度。如果AT—min在这种情况下是100c，图1给出了最佳的热和冷物流的夹点温度之间的温差和冷热组合曲线。表1热物流公用工程数据Supplytemp，Targettemp，HeatcapacityStreamAH(kW)Ts(oC)TT(℃)flowrate。C

5、P(kW／℃)H1180603—360m150301—120Supplytemp，Targettemp，HeatcapacityStream△HfkW)Ts(℃)TT(℃)flowrate，CP(kW／。C)C1301352210C2801405300一140芝m{Ioo0宇80-∞CompositeCurvetg-al0Ioo200300400500600Ealaplyfkm围1冷热组合曲线2．2问题表格算法表2移位的物流的温度StreamTs(℃)Tt(oC)T+s(℃)T+T(℃)H11806017555H215

6、03014525C13013535140122‘8014085145问题表格算法的建立步骤可分为如下几步：2．2．1建立移位温度T}由于问题表格算法是使用温度区间为单位，所以要建立一个统一的温度规模来做计算。但是，如果使用的实际温度流，由于有一些热量不能及时收回，会造成数据误差，因此，为了避免此问题，建立一个移位温度Tt来重新建立温度标示。当ATtain确定后，为了执行能量定位，热和冷物流相应移位。可以通过移位温度T+减去(ATtain)／2为热物流使其冷却，而添加(ATtain)／2为冷物流以使其更热。例如，在表2的

7、最后两列显示移位后物流的温度，当ATtain的=10℃。列出所有转移·1】·温度升降温度形成的温度区间。2．2．2AH平衡在此步骤中，先计算出在每个温度区间的热容量流速的总和。在乘以热容量流率的区间温差，就可以得到AI-I平衡。此外，当AH是向上的，这意味着热物流占主导地位，这时可以向外提供热量，相反，当AH向下时，这意味着冷物流占主导地位，需要外界提供热量。图2所示的的AH平衡图示例子。se．mpopu蜥ouAT*ok心姐som30，∞S融t5．1{D55．3．165Dlc：30260S20．1．20DCl10l10

8、S图2AH平衡2．2．3热级联(子网络)图3是一个比较典型的热级联(子网络)图表，在热级联的第一列是指移位的温度，第二列是千焦耳／IJ,时的焓值，第三列是指以l∥小时的热负荷。开始的热级联为零。按温位将系统中的物流划分为若干个热级联(子网络)，求出热级联的输入和输出热负荷，在负荷为零处，如表3中可以计算出夹点为85，这样，热物流的