换热网络优化实施方案

1 优化换热网络的理论基础
( 1)英国 P rocess In teg ra tion L td. ( P IL) 公司的热集成优化技 术, 是基于模拟退火随机算法 ( sim - ulated annealing stochastic a-l gor ithm ) [ 1] , 可同时改变 常减 压装 置的众 多自 由度, 并考 虑常 减 压装置的各种约束条 件, 包括水力学约束 ( 防止液泛 ) 、产品 约束 ( 保证产品质量和流量 )和 换热网 络约束 (如 最多改 变换热 器个
常二中流量 / ( m3 / h)
72
常二中返塔温度 /e
190
常一中流量 / ( m3 / h)
93
常一中返塔温度 /e
122
常顶循流量 / ( m3 / h)
87
常顶循返塔温度 /e
85
常顶冷回流量 / ( m3 / h)
28
脱后原油 A路流量 /(m 3 /h) 160
脱后原油 B 路流量 / ( m3 /h ) 160
214
240
预 - 1(常三一次 )
200
500
预 - 2(减一一次 )
387
500
( 4)优化方案对不同原油品质的适应性 常减压精馏系统进 料波 动较 大, 时 常需 要处 理不 同品 质的 原油。基于此原因, 需要 验证优 化改 造方 案在处 理不 同油 品时 的效果。因此验证工作在以下三种 原油上进 行: 沙 中原油, 索鲁 士 - 伊重混合原油 ( 1z 1), 索鲁士 原油。原操 作工况 及模拟优 化操作方案在处理各种 原油时 的换热终 温见 表 3, 从 中看 出, 推 荐方案在处理不同油品时, 均不同程度地 提高原油 换热终 温, 其 幅度与处理的原油轻重组分相关, 组分越 重, 换 热终温 提升幅度 越大, 故在实施 操作 优 化期 间装 置 改炼 沙 重原 油, 力 求与 2008 年 7月份装置标定时所炼油种性质相同, 以便于对比分析。

网络优化实施方案模板在进行网络优化实施方案的制定时，需要考虑到多方面的因素，包括网络结构、设备配置、性能优化等方面。

下面将从网络优化的目的、实施步骤、关键技术等方面进行详细介绍，希望能为大家提供一些参考和帮助。

一、网络优化的目的。

网络优化的目的是为了提高网络的性能和稳定性，减少网络故障的发生，提升用户体验。

通过网络优化，可以实现网络资源的合理利用，提高网络的吞吐量和响应速度，降低网络的时延和丢包率，提高网络的可靠性和安全性。

二、网络优化的实施步骤。

1. 网络性能评估，首先需要对当前网络的性能进行评估，包括带宽利用率、网络拥塞情况、设备负载情况等。

通过性能评估，可以了解到网络存在的问题和瓶颈，为后续的优化工作提供依据。

2. 网络拓扑优化，根据性能评估的结果，对网络拓扑进行优化，包括网络结构调整、设备布局优化、链路带宽调整等。

通过优化网络拓扑，可以提高网络的传输效率和可靠性。

3. 设备配置优化，对网络设备的配置进行优化，包括路由器、交换机、防火墙等设备的参数调整和性能优化。

通过设备配置优化，可以提高设备的处理能力和稳定性，减少故障的发生。

4. 服务质量优化，针对关键应用和业务，进行服务质量的优化，包括带宽控制、流量调度、QoS策略等。

通过服务质量优化，可以保障关键应用和业务的性能和稳定性。

5. 安全防护优化，加强网络安全防护措施，包括入侵检测、防火墙配置、安全策略优化等。

通过安全防护优化，可以提高网络的安全性和可靠性，防范网络攻击和恶意行为。

三、网络优化的关键技术。

1. SDN技术，软件定义网络（SDN）技术可以实现网络的灵活配置和智能控制，提高网络的可编程性和可管理性，为网络优化提供了新的思路和方法。

2. NFV技术，网络功能虚拟化（NFV）技术可以实现网络功能的软件化和虚拟化，提高网络的灵活性和可扩展性，为网络优化带来了新的机遇和挑战。

3. AI技术，人工智能（AI）技术可以实现网络的智能优化和自动化运维，提高网络的自适应性和智能化水平，为网络优化提供了新的动力和支持。

换热站管网改造工程是为了提高供热质量和效率，确保冬季供暖需求，对现有换热站管网进行改造升级。

本次改造工程主要包括以下内容：1. 更换老旧供热管道，降低管网泄漏率；2. 更换换热站设备，提高换热效率；3. 优化管网布局，提高供热系统稳定性；4. 加强管网监测，确保供热安全。

二、施工准备1. 施工组织（1）成立施工项目组，负责整个工程的施工组织、协调和管理；（2）明确各施工环节的责任人和责任部门；（3）制定施工进度计划，确保工程按期完成。

2. 施工材料（1）根据设计要求，准备足够的管道、阀门、法兰等管材和配件；（2）检查管材、配件的质量，确保符合国家标准；（3）提前采购设备，如焊机、切割机等。

3. 施工人员（1）组织专业技术人员进行施工前的技术培训；（2）确保施工人员具备相应的操作技能和安全意识；（3）落实施工人员的安全防护措施。

三、施工工艺1. 管道更换（1）切断老旧管道的进水、回水阀门；（2）采用切割机将老旧管道切割成段；（3）拆除老旧管道，清理施工现场；（4）按照设计要求，安装新的管道；（5）进行管道焊接，确保管道连接牢固；（6）进行管道压力测试，确保管道无泄漏。

2. 换热站设备更换（1）拆除老旧换热站设备；（2）检查新设备的安装位置和尺寸；（3）按照设备说明书进行安装；（4）进行设备调试，确保设备运行正常。

3. 管网布局优化（1）根据实际情况，调整管网布局，提高供热系统稳定性；（2）对管道进行重新连接，确保连接牢固；（3）进行管道压力测试，确保管网无泄漏。

4. 管网监测（1）安装管道压力、温度等监测设备；（2）建立管网监测系统，实时监控管网运行状况；（3）定期进行管网检查，确保管网安全运行。

四、施工安全管理1. 严格执行安全操作规程，确保施工人员的人身安全；2. 加强施工现场的安全防护措施，如设置警示标志、围挡等；3. 对施工人员进行安全教育培训，提高安全意识；4. 定期进行安全隐患排查，及时发现并整改安全隐患。

第 １１ 期
李德侠：某甲醇合成单元换热网络的优化
·１３３·
某甲醇合成单元换热网络的优化
李德侠
（ 惠生工程（ 中国） 有限公司 工艺室，上海 ２０１２１０）
摘要：介绍了某甲醇合成单元改造前后的工艺流程，并运用模拟软件 ＰＲＯＩＩ 对甲醇合成反应器进出料流程模拟，得出新工况下各现有换 热器需承担的热负荷，同时结合 ＨＴＲＩ，确定现有进出料换热器的设计换热能力。 以满足工艺要求和节能降耗为前提，通过 ＰＲＯＩＩ 对各老 换热器之间的负荷进行重新调整匹配、增加流量控制阀和旁路对流股重新匹配等措施，优化生产流程和工艺参数，尽量实现老设备利旧 及节能降耗的目的。 关键词：甲醇合成；换热器；负荷调整；节能降耗 中图分类号：ＴＱ２２３．１２；ＴＱ０１８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）１１－０１３３－０３
针对甲醇合成反应器的替换，专利商提供了一版反应器进 出料流程的物料平衡，根据该物料平衡数据（ 新工况），甲醇装 置建厂初期原工况和反应器改造后新工况换热负荷、管壳侧流 量、管壳侧进出口温度对照表见表 ３。
表 ３ 原工况与新工况物流数据对比表
设备位号
换热负荷 ／ （ ＭＭｋｃａｌ ／ ｈ） 设备名称 原工况 新工况
工工艺设计工作。
·１３４·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２１ 年第 ５０ 卷
名称 １４０－Ｒ－４，５ 反应器的合成气入口温度 ／ ℃ １４０－ＨＥ－２８ 水冷器的粗甲醇出口温度 ／ ℃
表 １ 专利商确认的技术指标
１） 基于新工况下需要的总负荷不变，通过调整不同换热器 管壳侧的流 量 及 进 出 口 温 度， 对 不 同 换 热 器 所 承 担 的 负 荷 在 ＰＲＯＩＩ 里重新分配，并在 ＨＴＲＩ 进行核算。 优化前由表 ３ 知，反 应器进出口换热流程中除去甲醇水冷器 １４０－ＨＥ－ ２８ 换热面积 满足新工况需求，其他几台换热器换热面积余量均为负值，均需 要新增替换设备。 优化后由表 ４ 知，仅换热器 １４０－ＨＥ－２１ 和空 冷器 １４０－ＨＥ－６０ ～ ６７ 新工况下余量为负值，需改造或新增的设 备数量大大减少。

编号：P1******* 大修项目实施方案项目名称：换热网络优化申报单位：中海沥青（四川）有限公司项目经理：邱震宇主管领导（签字）：日期：2013年12月4日中海油气开发利用公司制一、大修实施方案1．项目的主要内容1.1中段取热温差大，改变中段取热控制方式。

目前中段取热控制方式为通过流量调节阀控制中段循环抽出量，由于在换热器面积一定的情况下，中段循环抽出量越小，换热温差越大。

将目前的控制方式更换为三通调节阀控制抽出和返塔温差，增加中段循环量，减少换热温差，增大高温位部分的热量利用。

将常二中和减二中调节阀更换为三通调节阀，原流量计移至三通调节阀后，流量仍通过中段循环泵变频控制。

1.2针对换热网络中存在跨夹点传热的现象，调整目前的换热网络，主要有以下几个方面：a调换6组换热器换热顺序。

主要为原油-常二中（II）换热器E113调整至原油-减二中（II）换热器E114A/B后换热；闪底油-减二中（I）换热器E120调整至闪底油-减四线换热器E117后换热。

将闪底油-减渣（II）换热器E118A～D拆分成两组，即闪底油-减渣（II）换热器E118C/D和闪底油-减渣（III）换热器E118A/B，其中闪底油-减渣（II）换热器E118C/D调整至闪底油-减三线（I）E119后换热；b将换热器E108A/B和E110A/B沥青由走管程改为走壳程，原油由走壳程改为走管程。

c新增3台换热器，分别为原油-减三线（II）换热器E107B、原油-减二线换热器E106B和原油-常三线（II）换热器E105B。

改造后换热网络换热流程详见改造后的PFD图。

1.3增加相应的管道和阀门新增3台换热器，新增换热器原油侧压降为80kPa，工艺侧增加压降均在5kPa左右，可忽略不计；换热器E113和E114A/B调整换热顺序，原油管道系统增加9kPa压降；换热器E108A/B原油由走壳程改为走管程，原油管道系统增加16kPa压降，减渣管道系统减少144kPa压降；换热器E110A/B原油由走壳程改为走管程，原油管道系统减少20kPa压降，减渣管道系统减少6kPa压降；闪底油换热顺序调整，闪底油管道系统合计增加25kPa的压降。

1983年Cerda[6]把换热器网络表示成目 标函数和约束条件的形式,将数学规划法引入到换热器网络的综合中;1983 年Parpoulias和Grossmann[7]将最大能源回收问题归结为一线性(LP)问题, 以求解最少的换热单元数目;在自动产生换热器网络的结构方面进行了尝试. 1986年Floudas,Ciric和Grossmann[8]合作采用数学规划法生成最优换热器 网络,奠定了其应用基础.1989年Floudas和Ciric[9]把混合整数线性规划法 (MILP)与Floudas的超结构相结合,得到混合整数非线性规划(MINLP) 模型,成功确立了换热器网络最小投资费用;1990年Yee,Grossmann和 Kravanja[10]提出了同时考虑运行费用和投资费用的同步最优综合方法,但 是其没有考虑涉及单元数目的固定费用,问题原则上可归结为一非线性规划 (NLP)问题求解,其结果中可能包括较多的换热单元数目.1991年Ciric和 Floudas[11]所提出的MINLP模型严重非凸,约束是二次型的,虽然采用的分 解算法大大改善了解的质量,但由于其主问题仍为非凸,无法克服局部极小 值点,同时建立的模型依赖于窄点技术的网络温差及子网络的划分.1990年 Yee和Grossmann[12]提出的线性约束MINLP模型可同步优化公用工程,面 积费用和单元设备数,但模型的非等温混合假设造成了有分流情况下必须进 行二次优化.
换热网络的综合,优化
上海理工大学 关欣
研究换热网络综合,优化的意义
换热器网络是石油化工,能源动力,低温工程等领域广泛 应用的工艺环节,其设计的合理性和高效性直接关系到工 业系统的整体性能.而换热器网络的综合和优化即是要充 分利用工艺物流的能量,尽量减少公用设施费用,使系统 总投资费用最小.实践表明,通过对已有换热器网络的优 化和改造以及对新型换热器网络的综合和优化,都可以显 著地提高能量利用效率,达到节能高效的目的,且产生的 经济效益是十分可观的.例如,ICI公司应用窄点法对已 有换热器网络进行优化和调整以后,不但节省了设备投资, 而且仅燃料费用一项每年就节约120万美元,获得了相当 可观的效果[1];我国在这方面的成功经验也很多,例如, 清华大学化工系统工程教研室在上世纪八十年代,通过对 炼厂原油预热网络的优化改造,使得加热炉负荷降低40%, 年经济效益达140万元[2].因此,近几十年来,换热器网 络的综合和优化技术得到了迅速的发展,并且已经成为过 程系统综合的一个重要分支.

供热管网深化规范管理及平衡调节实施方案按照集团公司会议要求，为进一步深化和规范管网基础管理，提高供热管网热平衡，实现节约降耗，扩大供热能力，满足广大热用户用热需求，以及分析节能建筑与非节能建筑在相同供热参数下能耗的差值，并为非节能建筑进行外墙保温提供参考数据，特制订本方案。

本实施方案由供热公司经理任组长，各有关供热技术人员和供热所共同参与，公司分管领导监督实施。

一、管网规范化管理1、基础资料完善（4月20日——５月３０日）（1）各供热所辖区内所有换热站依据公司统一标准进行换热站、二级管网及片区供热信息和数据的搜集整理（见附表）；（2）供热所手工绘出二次管网平面图及负荷分布平面图，图纸要求能够体现出管网布置方式、管径、长度，管道阀门规格、位置、开度情况等（见附表）；（3）建立设备台账：换热站热网循环泵、补水泵性能参数，换热机组换热面积及功率等设备参数，所辖区域实际供热面积等（见附表）；（4）编写换热站运行情况分析报告，分析说明二级网供热情况及供热效果好与不好的原因；（5）填写换热站运行统计表，反映耗水、耗电、耗热等原始数据（见附表）；（6）各供热所于５月３０日前将换热站基础资料整理完毕上报公司。

2、试点换热站的选取及配套基础设施的完善（1）试点换热站的选取：选择换热站时应选择供热面积在4～６万㎡，二级管网、换热站匹配较好，有调整手段的片区，二级管网最好为架空敷设，片区内每栋楼必须为分户控制，节能建筑和非节能建筑各选一个。

根据条件从所有换热站中选取热电厂宿舍（非节能建筑）和明苑小区（节能建筑）作为试点换热站（２）试点换热站及片区配套设施的完善①换热站内：换热机组内二网加装热量表（用以分析换热器效率、二网热损）；换热机组引入气候补偿（实现按需供热）。

②二级网及室内系统：ａ、二级网所带楼宇每栋楼安装热量表和自力式流量平衡阀（实现调度中心能远程调节控制）；ｂ、二级网所带楼宇中选出一栋楼将其每一个单元都加装热量表，在每个单元的回水管上安装温度远传装置；ｃ、每栋楼的特殊位置（两山墙、顶层、一层、中间）安装室温监控装置和热量表。

(utility grand composite curve)
传热过程的有效能分析
换热网络的调优
最少换热设备个数和热负荷回路
热负荷回路的断开 1 基本回路断开方式
2 补充回路断开方式
3 热负荷路径及能量松弛
换热网络的综合、优化
上海理工大学 关欣
研究换热网络综合、优化的意义
• 换热器网络是石油化工、能源动力、低温工程等领域广泛 应用的工艺环节，其设计的合理性和高效性直接关系到工 业系统的整体性能。而换热器网络的综合和优化即是要充 分利用工艺物流的能量，尽量减少公用设施费用，使系统 总投资费用最小。实践表明，通过对已有换热器网络的优 化和改造以及对新型换热器网络的综合和优化，都可以显 著地提高能量利用效率，达到节能高效的目的，且产生的 经济效益是十分可观的。例如，ICI公司应用窄点法对已 有换热器网络进行优化和调整以后，不但节省了设备投资， 而且仅燃料费用一项每年就节约120万美元，获得了相当 可观的效果[1]；我国在这方面的成功经验也很多，例如， 清华大学化工系统工程教研室在上世纪八十年代，通过对 炼厂原油预热网络的优化改造，使得加热炉负荷降低40%， 年经济效益达140万元[2]。因此，近几十年来，换热器网 络的综合和优化技术得到了迅速的发展，并且已经成为过 程系统综合的一个重要分支。
国内，针对换热器网络综合与优化的研究基本集中于高校内的研究工作。大连 理工大学姚平经教授在窄点技术法和数学规划法方面取得一定早期成果[13,14]， 并针对其不足之处提出和发展了先进的网络优化方法，例如，建立了三温差 MILP转运模型及其设计方法[15,16]等；华南理工大学华贲教授将人工智能和数 学规划[17]有机地结合起来应用于换热器网络的优化，建立了大规模网络的超 结构模型[18]，且充分考虑了换热器网络弹性设计问题[19]；清华大学肖云汉教 授、朱明善教授和王补宣教授在国内很早提出换热器网络综合和优化的重要性， 在该方面也作了大量有意义的研究[20,21]。 但总的看来，无论是窄点技术法还是数学规划法，到目前为止大都还是一种多 目标分步优化方法，很难一次得到网络的整体最优解。因而有必要对换热器网 络的综合与优化做进一步器网络的窄点法．新疆化工，1994，(1)：24-38. [2]肖云汉，朱明善，王补宣．换热网络的同步综合设计．化工学报，1993，(6)：635-643. [3] Linnhoff B, Flower J R. Synthesis of Heat Exchanger Networks: Systematic Generation of Energy Optimal Networks. AICHE Journal, 1978, 24(4): 633-654. [4]Trividi K K, et al. A New Dual-Temperature Design Method for the Synthesis of Heat Exchanger Networks. Comput Chem Eng, 1989, 16: 667-685. [5] Fraser D M. The Use of Minimum Flux instead of Minimum Approach Temperature as A Design Specification for Heat Exchanger Networks. Chem Eng Sci, 1989, 44: 1121-1127. [6] Cenda J, Westerberg A W, Mason D, Linnhoff B. Minimum Utility Usage in Heat Exchanger Networks Synthesis. Chem Eng Sci, 1983, 38: 373-387. [7]Papoulias S A, Grossman I E. A Structural Optimization Approach in Process Synthesis (II): Heat Recovery Network. Comput Chem Eng, 1983, 7(6): 707-721. [8]Floudas C A, Ciric A R, Grossman I E. Automatic Synthesis of Optimum Heat Exchanger Networks Configuration. AICHE. J, 1986, 32: 276-290. [9]Floudas C A, Ciric A R. Strategies for Overcoming Uncertainties in Heat Exchanger Network Synthesis. Comput Chem Eng, 1989, 13: 1133-1152. [10] Yee T F, Grossmann I E, Kravanja I. Computer Chem Eng, 1990, 14: 1151-1164. [11]Ciric A R, Floudas C A. Heat Exchanger Network Synthesis Without Decomposition. Comput Chem Eng, [J], 1991, 15: 385-396. [12] Yee T F, Grossmann I E. Simultaneous Optimization Models for Heat Integration (I)：Area and Energy Targeting and Modeling of Multi-stream Exchangers. Comput Chem Eng, 1990, 14(10): 1151-1164. [13] 詹士平，姚平经，袁一． 用转运问题求解换热器网络的最小公用设施费用． 化学工程，1989，17(5)：17-27. [14] 尹洪超，周东浩，崔峨．夹点技术与换热网络综合调优方法．节能，1994(5): 11-13. [15] 王莉，姚平经，袁一．换热器网络的新设计方法．化学工程，1995，23(1)：25-30. [16] 尹洪超，袁一，王晓云，施光艳．换热器网络非等温混合目标同步最优综合．大连理工大学学报，1995，35(5)：639-643. [17] 李志红，尹清华，华贲．换热网络最优合成研究的进展与展望．炼油设计，1997(3)：5-10. [18] 李志红，华贲，尹清华，何耀华． 人工智能与数学规划的集成用于换热网络最优合成设计的研究． 石油化工，1998(9)：660668. [19] 李志红，华贲．换热网络弹性分析的研究和应用．石油炼制与化工，1995(8)：11-14. [20] 肖云汉，朱明善，王补宣．换热网络设计方法的研究进展．化工进展，1994(1)： 1-8. [21] 朱明善，肖云汉，王补宣．换热网络的一种新的自动设计方法．石油炼制，1993(12)：46-52.

NO.
1
DATA ------ COLD SIDE ------STRM FROM/TO ID UNIT
1 HOT1 IN/ 3 COLD2 IN/502 2 HOT2 IN/ 4 COLD1 3/501 3 HOT1 1/OUT COLD1 4/ 2 4 HOT2 2/500 COLD1 IN/ 3 500 HOT2 4/OUT 501 COLD1 2/OUT 502 COLD2 1/OUT HEAT EXCHANGER SUMMARY - TEMPERATURE DATA ------------- HOT SIDE ----------------------- COLD SIDE -----------UNIT STRM TEMP(DEG C) FLOW STRM TEMP(DEG C) FLOW N0. ID IN OUT RATIO ID IN OUT RATIO 1 HOT1 215.0 / 140.0 1.000 COLD2 130.0 / 186.2 1.000 2 HOT2 200.0 / 140.0 1.000 COLD1 130.0 / 175.0 1.000 3 HOT1 140.0 / 110.0 1.000 COLD1 85.0 / 130.0 1.000 4 HOT2 140.0 / 120.0 1.000 COLD1 70.0 / 85.0 1.000 500 HOT2 120.0 / 80.0 1.000 501 COLD1 175.0 / 185.0 1.000 502 COLD2 186.2 / 190.0 1.000 HEAT EXCHANGER SUMMARY - GENERAL DATA UNIT DUTY AREA U-VALUE FT NUMBER OF SHELLS COST NUMBER MMKJ /HR M2 WATTS / M2-K SERIES PARALLEL USDOLLAR 1 225.0000 12688.1 283.915 0.977 10 3 14683531 2 90.0000 5472.6 283.915 0.983 10 1 5712908 3 90.0000 5425.2 283.915 0.992 10 1 5683216 4 30.0000 562.1 283.915 0.995 2 1 766033 500 60.0000 501 20.0000 502 15.0000

集中供热系统中换热站运行的优化措施探索目前，我国在集中供热系统中换热站运行的优化措施方面已经取得了一些成果，但在实际应用中还存在一些问题和挑战。

本文将就集中供热系统中换热站运行的优化措施进行探索，希望对相关领域的研究和应用能够有所助益。

一、换热站运行的优化目标优化换热站的运行，需要明确其优化目标。

一般来说，优化换热站的运行应该以提高供热系统的热效率为核心，同时兼顾能源节约、环保和安全性。

具体而言，可以从以下几个方面来设定换热站运行的优化目标：1. 提高热效率：通过优化换热站的运行参数和控制策略，提高供热系统的热效率，减少能源消耗，降低生产成本。

2. 保证供热质量：确保供热水温度和压力稳定，保证用户的供热质量，提升用户满意度。

3. 减少环境污染：通过减少燃料的使用和排放，减少供热系统对环境的影响，降低碳排放量。

4. 提高设备安全性：通过优化运行策略，减少设备的运行故障，延长设备的使用寿命，提高安全性和可靠性。

为了实现上述的优化目标，需要对换热站的运行进行有效的优化措施。

下面将从运行参数优化、控制策略优化和设备管理维护等方面进行探讨。

1. 运行参数优化换热站的运行参数包括供热水温度、供热水压力、回水温度、热负荷等。

通过优化这些运行参数，可以有效提高供热系统的热效率，降低能源消耗。

具体而言，可以采用以下一些优化措施：（1）控制供热水温度：根据实际的供热需求和环境温度，合理调节供热水温度，避免过高或过低的温度造成能源的浪费。

（2）控制供热水压力：通过合理的调节阀门开启度和泵的运行参数，控制供热水的压力，提高供热系统的运行效率。

（3）控制回水温度：通过采用回水预热和回水混合等措施，控制回水温度，减少能源的浪费，提高设备的热效率。

2. 控制策略优化（1）采用变频调速技术：通过采用变频调速技术，控制泵和风机的转速，根据实际的供热需求调节设备的运行状态，减少能源的浪费。

（2）优化控制逻辑：通过优化控制逻辑，对设备的启停、调节和故障处理等过程进行精确控制，提高设备的运行效率。

供热系统管网“优化运行”设计与实现摘要：系统平台采用自动采集热量、环境温度、管网流量、供回温度等参数，根据不同区域的供暖面积大小、房屋保温效果以及楼层情况，科学合理的计算出各主、干线所需热量，再通过远程调控各支线管网电动调节阀来实时调控，平衡各分支区域的热量分配，实现各支线按不同的供热运行曲线调节，达到智能平衡供热的目标。

关键词：优化运行zigbee技术智能平衡一、现状：胜利油田供热系统，地跨东营、滨州两市，管理着40座锅炉房及134座换热站，担负着油田170多个小区、16.8万户居民及企、事业单位的供暖任务，总供暖实际面积2073.92万平方米而管网设计标准供暖面积为1782万平方米，同时由于大多数热力管网由于建成年代较早，且后建住宅的供暖管网均采用就近接入的方式，并未通过合理的、科学规划和水力平衡测算，目前各小区内供暖管网存在水力失衡现象，近端、中端、远端的热用户室内温度差别较大，虽然锅炉队对各支线进行多次手动调节，但由于整个管网既没有流量计也没有热量表，所有人工调节均是凭经验进行，没有科学的测算依据做指导，没有精确地控制阀门合理分配区域水量，经常出现越调越乱的现象，不仅影响了供暖服务质量，用户为取热私自放水还造成了循环水量的大量流失，造成能源浪费和系统运行安全隐患，亟待进行优化调节改造。

目前大多锅炉房内部设施的运行控制系统都在近几年进行更新改造，锅炉及系统的温度、压力等运行参数实现了微机采集与控制，所有运行参数通过自动化控制系统传输到主控室内，操作人员可通过微机在主控室内实现温度、压力、鼓风和引风的精确调控，且所有运行数据已实现上传，通过局域网即可实现远程的数据监控。

新型的控制系统具有较强的数据延展性，可实现新数据的拓展。

这为对一级及二级管网根据不同区域的供暖面积大小、房屋保温效果以及楼层情况，科学合理的计算出各主、干线所需热量，再通过远程调控，实现各支线按不同的供热运行曲线调节，达到智能平衡供热的目标，提供了硬件及软件基础。

的换 热 网络 受 到 物 流 热 容 流 率 干 扰 的 情 况 ， 出 提
前， 首先 假设 ： （ ） 、 程流 体流 动接近 活塞 流状 态 ： １管 壳
的基 于 混合 整 数 线 性 规 划 模 型 的计 算 换 热 网络 所有 可 能夹 点 位置 的方 法 ， 这种 方法 基 于 稳 态模 型 ， 法描 述换热 网络 的动 态操作 过程 。 无
本 研 究 利 用 对 换 热 器 进 行 状 态 空 间 离 散 化 的
（ ） 、 程 流体 以及换 热管 的 比热 ｃ。 ２管 壳 ＤＣ ， ，
Ｇ 保持 不变 ； ｎ （ ） 、 程 流 体 以及 换 热 管 的导 热 系数 Ａ ， ３管 壳
方法 ， 建立 了含有多参数 、 多型号的换热器非线性动
点， 它决 定 了换 热 网络最 小 加 热 和冷却 公 用 工程 用 量 。然而 ， 热 网络投 入运行 之后 ， 换 由于换 热 网 络 已经 存 在 ， 定 夹 点 位 置 时 ． 不 能 再 像 换 热 确 就
网 络 设 计 时 冷 热 复 合 曲 线 可 以 任 意 移 动 ． 至 最 直
络 ， 入 运 行 以 后 ， 工 过 程 中 的 生 产 条 件 经 常 投 化 在 某 一 范 围 内 变 动 ． 操 作 夹 点 位 置 和 最 小 温 差 其
夹 点 技 术 的基 本 原 理 是 ： 冷 、 物 流 的热 在 热
回收过 程 中 ， 在一 最 小 传 热 温 差 ， 处 即为 夹 存 该
态 模 型 ． Ｓｍｕｉｋ中建 立 模 块 ， 察 操 作 夹 点 的 在 ｉ ｌ ｎ 考
收稿 日期 ： ０ ０ ０ — ５ ２１—９２ 。
作 者简 介 ： 俊峰 ， 士 ， 张 博 主要 从 事 节 能 减 排 、 系统 工 程 与 过 程

第7章换热网络优化化工过程的基本组成基本组成–反应分离部分–换热部分–公用工程部分反应器分离序列换热器网络公用工程图1 洋葱模型夹点/窄点技术夹点技术是以热力学为基础，运用拓扑学的概念和方法，对过程系统作出直观、形象的描述与处理，从客观的角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统用能的“瓶颈”所在，并给以“解瓶颈”的一种方法。

换热网络优化换热网络的设计目标 换热网络的优化依据9现行的换热网络是否合理？9若不合理，则那些环节不合理？9系统有多大的节能潜力？9应如何进行节能改造？9能量目标9换热单元数量目标9换热网络面积目标9经济目标夹点技术的起源传统方法及数学法的缺点：（1）第一定律：不能真正说明能量损失的原因；（2）第二定律：很抽象，实际过程中难以应用；（3）纯粹数学意义上的优化，到目前还仅限于换热物流数目较少的网络，对复杂网络，数学方法还很不成熟，不仅经常得不到答案，而且合成的网络很复杂，难于实际应用。

夹点技术的起源夹点技术的原理1978年由英国曼彻斯特大学的B.Linnhoff教授提出，经过多年的应用研究，已成为过程工业节能的一种先进且特别实用的技术，广泛应用于炼油、石油化工、造纸、制药等几乎所有过程工业部门。

据一项1994年的统计资料，夹点技术在全世界的工业应用项目在2500个以上。

曾有人对此项技术的评价是可以代替20年的的工程经验，在最流行此技术的时候，世界上的一些大公司专门成立了窄点技术组，日本三菱化学公司曾专门请B.Linnhoff的博士进行辅导学习和应用。

夹点技术的显著特点：简单实用9使用简单的图表加上一定的经验即可对复杂的装置和系统，同时优化权衡能量与投资；9特别强调技术人员对问题和目标的理解，所有的决定由技术人员自己做出，因为技术人员始终了解发生的所有事情。

9能在具体设计之前，就可提出很好的实用解决方案。

夹点技术应用范围夹点技术主要是优化广义的换热网络，也即是以冷热物流相联系的网络，如装置内、装置间及装置与蒸汽动力系统的冷热物流，当然也包括加热炉烟气、热机、热泵等。

未来需要进一步深入研究微通道换热器的性能提升、成本控制以及应用领域的 拓展等问题。
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参考内容
在能源转换和利用领域，换热器作为一种重要的设备，其性能优劣直接影响到 整个系统的效率和成本。本次演示将围绕换热器的热力学分析与优化设计进行 深入探讨，旨在提高换热器的性能和降低能耗。
换热器在各种工业过程中扮演着重要角色，例如在石油化工、制冷、核能等领 域。然而，随着能源成本的上升和对环保的重视，对换热器性能的要求也越来 越高。因此，对换热器进行热力学分析并寻求优化设计方案具有重要意义。
选型管壳式换热器需要遵循一定的步骤。首先，需要初步确定换热器的类型和 规格，这需要根据工艺要求和实际需求进行选择。接着，需要考虑与换热器相 连接的管道规格和尺寸，以确保流体流速和流量适应换热器的要求。随后，需 要计算流体的流量、温度等参数，以确定换热器的传热系数和热阻，并评估其 是否满足工艺要求。最后，还需要考虑设备的材料、加工精度、保温和防腐等 方面的因素，以确保换热器具有较高的可靠性和使用寿命。
管壳式换热器是一种将两种不同温度的流体通过热交换实现能量传递的设备。 它主要由壳体、管束、折流板、进出口等组成。根据不同的工艺要求和应用场 景，管壳式换热器可以分为多种类型，如单管程、多管程、套管式等。这些不 同类型的换热器具有各自的特点和适用范围，因此，在优化选型时，需要根据 实际需求进行选择。
三、优化设计
微通道换热器的优化设计主要涉及以下几个方面：通道数、通道直径、通道长 度、流动方式等。这些参数的选择和设计直接影响到换热器的传热效果和阻力 损失。具体优化方法如下：
1、参数优化：通过调整通道数、通道直径和通道长度等参数，寻求最佳的传 热效果和阻力损失。
2、数值优化：借助数值模拟方法，对微通道换热器进行性能预测和优化。常 用的数值模拟软件包括Fluent、ANSYS等。

石油二厂南蒸馏原油换热网络优化设计摘要李晓楠辽宁石油化工大学顺华能源学院中国石油将增加投入，推进化工企业节能节水型企业建设，并计划到2010年，全面实现国家节能减排指标。

排技术水平，按计划、有步骤地使用在一批节能项目上。

目前，已与国内外相关专业公司签订节能减排，规划的修订方案，进一步提高了化工企业的节能节水和减排的标准要求，相关指标更加明确。

化工行业要按照国家发改委的要求和属地管理原则，加强跟踪、评价和指导，为政府节能减排提供技术支持和咨询，用技术进步推动化工节能减排。

本文针对换热嚣网络的动态特性研究做了简要夼绍。

并对这些系统的节能也有一定的帮助。

最后指出了挺热器网络研究的发展方向。

文章介绍了夹点技术的原理，对夹点技术在国内外的研究进行了综述，夹点技术是一种十分有效和实用的过程集成技术。

并对其在国内的发展趋势进行了展望。

介绍了夹点技术设计的基本概念及设计原则．以标定数据为基础，运用夹点技术对某炼油厂南蒸馏换热网络进行优化分析，经济评价结果表明优化后的换热网络节能效果较好。

关键词：夹点技术；换热器网络；换热器同络；优化；夹点技术过程工程换热网络优化综合；换热器网络；夹点算法。

The Optimal Design of Heat Exchanger Network At Crude Oil Of The South Distillation WorkshopAbstractPetroChina to increase investment, promote the chemical industry energy saving enterprises to build, and has plans to 2010, the full realization of the national energy saving targets. Row technical level, as planned, systematic use in a number of energy-saving projects. Currently, the company has signed with domestic and foreign professional energy saving, planning package to enhance the chemical industry energy and water saving and emission reduction standards, relevant indicators more clearly. Chemical industry in accordance with the requirements of the State Development and Reform Commission and the principle of territorial management and to strengthen the tracking, evaluation and guidance to energy saving for the Government to provide technical support and advice, with technological progress to promote the chemical energy saving. In this paper, the dynamic characteristics of heat exchanger networks clamor of a brief dakuang Shao. And energy of these systems also have some help. At last, the very heat of the development network. This paper introduces the principles of pinch technology, on pinch technology study at home and abroad were reviewed, pinch technology is a very effective and practical process of integration technology. And its development trend in China were reviewed. Pinch Technology introduces the basic concepts of design and design principle. To calibration data, the use of pinch technology distillation of a refinery in Southern analysis of heat exchanger network optimization, economic evaluation showed that the optimized heat exchanger network better in energy saving.Keywords: Pinch technology; exchanger network; with contact heat exchanger; optimization; pinch technology Process Engineering integrated heat exchanger network optimization; exchanger network; pinch point algorithm.目录前言1 文献综述1.1能源与国民经济的关系1.2 石化企业节能1.3 换热网络综合1.3.l换热网络中简单热负荷回路的断开1.3. 2换热网络中特殊热负荷回路的断开1.3.3流程模拟技术的应用1.4实际化工换热网络的设计1.4.1最初设计的换热网络的用能诊断1.4.2新设计的换热网络1.5 夹点技术在现有过程工程系统改造中的优化综合1.6 夹点技术的发展及应用2设计部分2.1夹点技术详细介绍2.1.1 夹点技术的基本原理2.1.2 夹点技术设计的可行性经验规则原则2.1.3 夹点的计算2.2原网络的数据及设计方案2.2.1原换热网络的数据汇总及流程图2.2.2原换热网络换热器、冷却器数据2.3对原始网络进行夹点的计算2.3.1 作问题表格2.3.2 利用问题表格求夹点2．4 利用夹点经验规则进行热匹配2.5 新网络的热负荷衡算2.6设计结果对比3 结论致谢参考文献前言当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。

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4.4 换热网络优化设计 4.4.2 初始网络的生成
为满足最大换热负荷准则，每次匹配应换完两股 为满足最大换热负荷准则， 物流中的一股。 物流中的一股。 在流股1和流股 的匹配中，流股物流都被换完， 和流股4的匹配中 流股 和流股 的匹配中，流股物流都被换完， 说明该匹配在夹点之上为一独立的子系统； 说明该匹配在夹点之上为一独立的子系统；在流 匹配中， 股2和3匹配中，换完了热负荷较小的物流 ，流 和 匹配中 换完了热负荷较小的物流2， 股3所剩的加热需求，由公用工程加热器提供。 所剩的加热需求，由公用工程加热器提供。 所剩的加热需求 则，在夹点之上，换热网络子系统如下图所示： 在夹点之上，换热网络子系统如下图所示：
17.5kW 120kW 0 70 C 90kW （a） ）
90kW
图4-19 夹点之上的不同匹配
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4.4 换热网络优化设计 4.4.1 夹点技术设计准则
还要指出的是， 还要指出的是，该准则主要是针对夹点处的物 夹点处的物流必须遵守该准则； 流，夹点处的物流必须遵守该准则；而在远离夹 点处，只要温差许可，物流可逐次进行匹配， 点处，只要温差许可，物流可逐次进行匹配，不 必遵守该准则。如下图夹点之上的系统， 必遵守该准则。如下图夹点之上的系统，虽然不 满足物流数目准则， 满足物流数目准则， 1300C 1000C 1 1 却不必分流， 却不必分流，因为 换热器2的匹配已远 换热器 的匹配已远 1550C 1300C 2 2 离夹点， 离夹点，其冷热流 体之间有足够的温 H 2 1 3 差。 1500C 1280C 1050C 900C
4
4.4 换热网络优化设计 4.4.1 夹点技术设计准则
1、物流数目准则 、 由于夹点之上不应有任何冷却器， 由于夹点之上不应有任何冷却器，这就意味着所 有的热物流均要靠同冷物流换热达到夹点温度， 有的热物流均要靠同冷物流换热达到夹点温度， 而冷物流最终可以允许用公用工程加热器加热到 目标温度。因此，每股热物流均要有冷流匹配， 目标温度。因此，每股热物流均要有冷流匹配， 夹点以上的热流数目N 即夹点以上的热流数目 H应小于或等于冷流数目 NC，即： 夹点之上 NH≤NC

热网改造及控制方式优化方案【摘要】华能吉林公司长春热电厂现安装运营2台（2×350 MW）超临界燃煤供热机组，总装机容量为700 MW，锅炉、汽机、发电机三大主设备由哈尔滨电站设备集团公司制造。

1号机组于2009年12月20日投产发电，2号机组于2010年4月17日投入生产运营。

长春热电厂主要承担长春市铁北地区、长春西北部长农公路及长白公路出口和农安县合隆镇地区的冬季采暖供热，设计供热面积为1200万平方米。

厂内热源系统的运行维护管理由电厂负责，厂外部分全部由地方热力公司负责。

2010年1月8日起开始对外供热。

目前，已对外供热两个采暖期。

2009年～2010年，第一个采暖期供热面积较小，只有240万平方米；2010年～2011年第二个采暖期供热面积增加到570万平方米；预计2011年～2012年采暖期计划供热面积达到1000万平方米。

因此需对现有热网实施改造。

【关键词】热网系统；供热；改造1 基本概况热网系统设计安装4台板式换热器，为全焊接板式热网加热器，每台机组对应配置2台APV（德国进口）蒸汽冷凝板式换热器，热网加热蒸汽采用单元制方式。

供热采用在中低压导汽管加装的供热蝶阀方式，加热蒸汽取自机组五段抽汽，每台机组设计额定抽汽量500吨/小时，设计供热出口水温135℃，市内回水温度65℃。

系统配置6台热网循环泵，4运2备，额定循环水量9000 t/h，单台热网循环泵流量2250t/h，额定扬程150mH2O。

2 改造的必要性APV（德国进口）蒸汽冷凝板式换热器对热网循环水水质要求很高，不适合东北地区大面积供热使用。

在热网大量补水（供热面积1000万平方米，初次补水需10万吨左右）时无法控制水质，由于水质很难保证，不仅易造成板片腐蚀，还经常堵塞板片通道，一旦堵塞难于清理，造成换热器阻力压差增大，容易造成泄漏。

通过对热网循环水水质化验得知，热网循环水中含有一定的CI-离子，板式换热器采用316L不锈钢材料，热网水在70-130℃高温工况下运行，在高温区易产生小孔腐蚀导致换热器漏泄。