采用夹点技术对玉米加工工艺换热网络优化

论文摘要

过程系统能量综合、优化是当今高耗能过程工业节能工作的重要手段。其对节约资源和保护环境,建设低投入、高产出、低消耗、少排放、可持续发展的国民经济体系具有十分重要的意义。努力提高高耗能工业能源利用率,解决我国能源供应不足的矛盾,是社会经济发展的重要一环,是国家经济安全的重要保障。在总结已有换热网络优化的工作成果的基础上,以换热网络优化综合的基本指导原则作为切入点,分别从换热网络总传热面积为最小、能量目标为最小、换热单元数为最少等几个方面对换热网络优化原则进行了总结,得到了8个换热网络优化综合的指导准则,这些准则对于换热网络优化具有定性的指导意义。夹点技术是一种换热网络优化方法,因其实用、简单、直观、方便而正在得到广泛应用。本文就是围绕如何在实际工程事例中应用夹点技术对换热网络进行分析和改造展开的,分析和改造的对象是我国吉林省黄龙工业园玉米加工厂淀粉车间。对玉米加工厂淀粉车间正常运行时,进行数据采集、整理,绘制物流图、换热网络图。结合夹点技术计算,进行能量分析,得到换热网络最小公用工程用量,并找到换热网络中用能不合理的地方,依据夹点设计原则,对换热网络进行重新改造,并进行改造后的经济分析。经过改造加工能力100t/h的玉米加工淀粉车间可节省热公用工程用量4491kw,节省年运行费用258.7万元,而改造使用费用139.2万元,在0.54年就能收回改造成本。对企业的节能减排、提高能源利用率、降低产品成本都具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 换热网络优化研究及发展现状
• 1.3.1 数学规划法
• 1.3.2 人工智能法
• 1.3.3 遗传算法
• 1.4 国内外夹点技术发展及应用
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 换热网络优化规则及模型的研究
• 2.1 换热网络优化规则的研究
• 2.1.1 换热网络优化的基本指导原则
• 2.1.2 最小总传热面积设计的基本原则
• 2.1.3 最小能量设计的基本原则
• 2.1.4 最少换热单元设计的基本原则
• 2.2 换热网络设计模型的研究
• 2.2.1 换热网络的超结构
• 2.2.2 换热网络的优化模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 夹点技术原理和方法的研究
• 3.1 夹点的概念及确定
• 3.1.1 夹点的形成及概念
• 3.1.2 夹点的确定方法—问题表格法
• 3.2 换热网络面积和最优ΔTmin
• 3.3 夹点分析的匹配规则
• 3.4 夹点问题的特殊情况
• 3.5 本章小结
• 第4章 淀粉加工车间夹点技术应用
• 4.1 淀粉车间生产工艺流程说明
• 4.2 淀粉车间能量平衡及能流图的绘制
• 4.2.1 能量平衡工作程序
• 4.2.2 玉米加工厂淀粉车间能量平衡表
• 4.2.3 玉米加工厂淀粉车间能流图
• 4.3 玉米加工厂淀粉车间换热网络存在问题分析
• 4.3.1 原厂的物流信息
• 4.3.2 绘制原厂换热网络图
• 4.3.3 原换热网络存在的问题
• 4.4 采用夹点技术对原换热网络进行计算和分析
• 4.4.1 冷热物流复合曲线图的绘制
• 4.4.2 换热网络最优ΔTmin 的选择
• 4.4.3 换热网络划分温度区间
• 4.4.4 换热网络热通量表计算
• 4.4.5 采用夹点设计后能耗对比
• 4.4.6 原换热网络不合理分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 对原有换热网络的改造及经济分析
• 5.1 换热网络改造概述
• 5.1.1 系统改造投资费用
• 5.1.2 换热器传热系数的确定
• 5.2 换热网络的改造
• 5.2.1 改造策略
• 5.2.2 物流的匹配计算
• 5.3 换热网络改造后经济分析
• 5.3.1 节约公用工程费用计算
• 5.3.2 改造后的投资费用计算
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢