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表1冷热物流数据汇总表

其中斜体部分为通过发生蒸汽、加热采暖水回收了热量。

此套加氢改制装置中共有冷流11股,热流20股,其中H8和H9为同一股物流但因其发生了相变,热容流率值变化较大,在软件PINCH2.0中若当成一股物流会因其热容流率值变化产生较大误差,所以在输入软件过程中将其作为两股物流分别输入,以减少误差。

•在现有换热网络中最小传热温差出现在换热器E-3104, E-3201, E-3202, E-3204, E-3304这几个换热器中,最小传热温差为12℃。

•取最小传热温差(夹点温差)△Tmin =10℃
问题表
1 409 2282.7 20 141 4013.2
2 371 9755.4 21 135 3634.43
3 335 9912 22 133 3521.1
4 290 11393.8
5 23 131 3384.69
5 243 3956.1 24 12
6 37722.57
6 235 2719.11 25 115 6266.83
7 234 2155.37 26 111 6871.21
8 230 93.19 27 102 8336.29
9 226 18.53 28 98 9127.95
10 223 63.31 29 95 9706.61
11 215 0 30 77 11634.7
12 212 142.88 31 76 11793.01
13 195 1759.85 32 55 23693.63
14 192 1953.1 33 50 26680.61
15 188 2531.56 34 49 26863.71
16 169 4512.81 35 46 27426.22
17 165 4837.55 36 45 27636.81
18 149 4655.85 37 40 28059.44
19 142 4202.14 38 35 28347.07
•实际加热公用工程总量20520.68KW
•实际冷却总量34462KW,其中蒸汽和采暖水带走热量为12183.5KW,因此实际冷却公用工程总量为22278.5kW
•换热网络平均夹点温度为215℃
•热流夹点温度为220℃
•冷流夹点温度为210℃
•最小加热公用工程为2282.7KW
•最小冷却公用工程为28347KW
•节能潜力=20520.7-2282.7
=18238 kW
•占加热公用工程的
18238/20520.7=88.9%
•节能潜力与不合理换热总量应该相等
•误差1%
•原因:计算过程中热容流率只精确到一位小数
在现行换热网络中,夹点之上不合理换热为H1与C2之间的换热,不合理换热量达到14571KW,占所有不合理换热量的80%以上,这处不合理换热为整个换热网络优化的主要症结所在,要改变这种不合理匹配只能把这14571KW的跨越夹点的传热改变,使这些热量在夹点之上换热给冷流。

夹点之上冷流有五股,分别为C2,C3,C6,C8,C11,其中C3,C6从入口到出口均为汽液两相换热,若用换热器与纯液相热流H1换热,会导致换热不均,在换热过程中换热速度慢,在管内停留时间较长,导致炉管结焦严重而无法换热,所以只能使用加热炉通过炉管快速加热,然后进入反应器。

所以此加热炉不能取消用换热器代替,H1无法与他们进行换热。

C8,C11均为导热油与工艺物流换热,导热油在此流程中属于加热公用工程,所以可以通过H1与这两股冷流换热来减少跨夹点的传热量。

因此在夹点之上H1可以与C2,C8,C11传热。

H1与C11换热,原C11通过换热器E-3305与导热油换热,导热油温度为300-253,流量为42000kg/h;原C8通过换热器E-3205与导热油换热,导热油温度300-240,流量38000kg/h。

为了尽可能得使用原有换热器,所以H1在最高温度应分流分别与C8,C11换热,然后再把分流部分合并继续与C2换热。

夹点之上的其他部分不改变。

这样夹点之上的换热网络就形成了。

在原换热网络中,C2与H1能量刚好匹配,现在改造夹点之上换热网络,使H1部分位于夹点之上的能量与C8,C11换热,这两股冷流共取走H1 1711.3kW这部分能量,须有夹点之下的热流补充给C2。

在夹点之下,C2温度为121℃-210℃,最低温度为121℃,且夹点之下热流的热容流率没有高于冷流C2,所以能在夹点之下与C2换热的热流最低温度就应高于121℃。

在这些条件下寻找能与C2换热的热流,而又最小改变其他换热器的物流,H13无疑是最佳选择,因为,它的温度较高,而且它的热能是用来产生蒸汽和采暖水,属于废热回收,现在把这些热能与C2换热,并不影响其他物流换热,对整个工艺流程改动最小.
由于H1与C8,C11换热后,其剩余热能只能把C2从131.5℃加热到目标温度330℃,所以C2从起始温度121℃到131.5℃所需热量应由H13提供,H13起始温度220℃,要提供C2从121℃到131.5℃所需热量1711.3KW,其温降为52.3℃。

考虑热损失,可以认为换热后H13温降52.5℃,此时H13出口温度为220-52.5=167.5℃,此温度还可以继续用来产生蒸汽,所以只需将H13先通过原来换热器E-3209与C2换热,然后再通过原蒸汽发生器E-3208产生蒸汽,所产生的蒸汽量减少,所产生蒸汽的取走热负荷2213.7KW,以前产生的蒸汽热负荷1904.4KW,温度从157℃降低到120℃左右,但蒸汽产生量会增大。

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