1、大連理工大學(xué)2022/8/91聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第四部分全局夾點(diǎn)與能量集成優(yōu)化熱功聯(lián)產(chǎn)與公用工程系統(tǒng)集成尹洪超2022/8/92聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局夾點(diǎn)與能量集成講義內(nèi)容第一章 全局組合曲線第二章 蒸汽透平系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)第三章 優(yōu)化蒸汽等級(jí)第四章 透平綜合第五章 燃?xì)馔钙降诹?聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)2022/8/93聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第一章全局組合曲線2022/8/94聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)一個(gè)全局系統(tǒng)2022年8月9日5聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)在全局系統(tǒng)中如何分析蒸汽負(fù)荷,加熱負(fù)荷和冷卻負(fù)荷讓我們先考慮單個(gè)過程的夾點(diǎn)分析如何構(gòu)成全局系統(tǒng)2022/8/96聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)某一蒸餾過程流程圖2022/8/97

2、聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/98聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/99聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)要解決這個(gè)問題我們需要借助一個(gè)系統(tǒng)方法。首先看一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，繪出過程組合曲線。2022/8/910聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/911聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/912聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/913聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/914聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 組合曲線存在著一個(gè)最小溫差點(diǎn)，稱之為夾點(diǎn)，它表示了過程熱回收的瓶頸。 夾點(diǎn)將過程分為兩個(gè)子系統(tǒng) （1）夾點(diǎn)上方為熱阱，必須引入熱公用工程QH； （2）夾點(diǎn)下方為熱源，必須引入冷公用工程QC。 2022/8/915聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022

3、/8/916聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/917聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)這是一個(gè)很不錯(cuò)的方法，但對(duì)公用工程有一個(gè)選擇范圍（多種選擇）2022/8/918聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/919聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/920聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)過程總組合曲線溫度與焓為坐標(biāo)，冷、熱組合曲線采用平均溫度，即將冷、熱組合曲線分別上移和下移Tmin/2，然后再由同溫度下兩曲線上的橫坐標(biāo)相減得到。 總組合曲線不僅可以指出工藝過程所需的最小公用工程負(fù)荷，而且可以給出所需熱、冷公用工程的極限溫位，過程內(nèi)部物流換熱為陰影部分，稱為Pocket；以夾點(diǎn)劃分的曲線上、下兩部分為所需的熱、冷公用工程負(fù)荷

4、，即夾點(diǎn)以上和夾點(diǎn)以下分別為過程內(nèi)部換熱后所需的外界加熱量和冷卻量，分別稱為熱阱和熱源 。2022/8/921聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/922聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)其熱阱部分的熱負(fù)荷可采用不同壓力等級(jí)的蒸汽加熱，其熱源部分的冷卻可用冷公用工程冷卻或副產(chǎn)一部分低壓蒸汽。對(duì)于多個(gè)過程，由于各過程的夾點(diǎn)位置一般不同，一個(gè)過程的熱源可以去加熱另一個(gè)過程的熱阱，為不同過程之間的用能集成提供了可能。組合曲線和總組合曲線是實(shí)現(xiàn)工藝過程設(shè)計(jì)和公用工程設(shè)計(jì)的橋梁，前者確定了總公用工程目標(biāo)，后者確定了不同等級(jí)公用工程的消耗量。 2022/8/923聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/924聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022

5、/8/925聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/926聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/927聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局溫焓曲線是在過程總組合曲線的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將各過程的熱阱和熱源分別組合在一起，得到全局過程系統(tǒng)與公用工程系統(tǒng)相關(guān)的溫焓曲線，稱為全局溫焓曲線（TS P）。 S P的構(gòu)造過程如上圖所示。圖中的虛線分別為兩個(gè)過程的總組合曲線，消除它們的夾套（Pocket）后，將熱阱線上移Tmin/2，熱源線下移Tmin/2即形成圖中的實(shí)線，它代表過程所需熱、冷公用工程的實(shí)際溫位，把這兩個(gè)過程的熱源線和熱阱線分別相加，即可得到圖中所示的全局溫焓曲線TS P。 2022/8/928聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局溫焓曲

6、線給出了各過程與公用工程相聯(lián)系的熱源和熱阱分布情況，借此可以進(jìn)一步確定可能的產(chǎn)汽、做功能力和各等級(jí)蒸汽的需求量，從而給出了全局的用能優(yōu)化目標(biāo)。對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)，全局溫焓曲線表明了全局的產(chǎn)/用汽等級(jí)分布及負(fù)荷情況；對(duì)新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，全局溫焓曲線可用來判斷產(chǎn)/用汽負(fù)荷分布及匹配情況。 2022/8/929聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/930聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)通過全局溫焓曲線可以確定： -過程產(chǎn)汽目標(biāo) -過程用汽目標(biāo) 能否確定蒸汽系統(tǒng)余熱回收的目標(biāo)？2022/8/931聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/932聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/933聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/934聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局組

7、合曲線是以全局溫焓曲線為基礎(chǔ)的。全局組合曲線直觀的反應(yīng)了工藝過程和公用工程之間的熱傳遞情況。過程物流的熱量通過換熱網(wǎng)絡(luò)傳向公用工程，燃料通過主鍋爐產(chǎn)生不同等級(jí)的蒸汽供加熱器使用，或根據(jù)過程需要通過透平做功，做功后抽出的蒸汽再回到換熱網(wǎng)絡(luò)放熱供工藝使用或由循環(huán)水帶出。同過程夾點(diǎn)一樣，全局夾點(diǎn)表示了全局熱回收的瓶頸。全局夾點(diǎn)可以直觀的判斷全局用能水平，它位于公用工程之間不再可能產(chǎn)生重疊的部位，而不是冷、熱溫焓曲線相交的位置，全局夾點(diǎn)隨公用工程等級(jí)選擇的變化而變化 。2022/8/935聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)小結(jié)單個(gè)過程總組合曲線 熱源/熱阱熱源/熱阱 全局溫焓曲線全局溫焓曲線 蒸汽熱負(fù)荷目標(biāo) 蒸汽系統(tǒng)

8、組合曲線蒸汽系統(tǒng)組合曲線 全局夾點(diǎn)和目標(biāo)： -蒸汽系統(tǒng)熱回收 -從鍋爐和排熱過程中來的蒸汽2022/8/936聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1.全局系統(tǒng)組合曲線2022/8/937聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)在一個(gè)全局過程確定熱負(fù)荷的產(chǎn)汽量和用汽量的生產(chǎn)目標(biāo)。獲得從鍋爐中來的超高壓蒸汽需求量（新汽需求）。2022/8/938聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/939聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(1)通過全局溫焓曲線，確定產(chǎn)汽和用汽目標(biāo)。(2)通過獲得的目標(biāo)，做出蒸汽系統(tǒng)溫焓曲線，評(píng)估沒有蒸汽回收的情況下的所需的超高壓蒸汽(3)用全局系統(tǒng)溫焓曲線，估計(jì)蒸汽回收數(shù)量和所需的從鍋爐來的超高壓蒸汽數(shù)量2022/8/940聯(lián)產(chǎn)和公用工程

9、系統(tǒng)2022/8/941聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/942聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1解決方案2022/8/943聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/944聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/945聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/946聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果2022/8/947聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第二章蒸汽透平系統(tǒng)的聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)2022/8/948聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/949聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/950聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)另外，我們還發(fā)現(xiàn)2022/8/951聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/952聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)如何把聯(lián)產(chǎn)模型應(yīng)用到全局過程中？2022/8/953聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)202

10、2/8/954聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/955聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)未經(jīng)過最大蒸汽回收過程的結(jié)果2022/8/956聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/957聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/958聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 違反了最小VHP原則，雖然聯(lián)產(chǎn)功增加了，但燃料消耗卻也增加了，結(jié)果不一定更便宜。2022/8/959聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/960聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/961聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)我們可以在全局過程中確立聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)。 我們能否描繪出公用工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呢？答案是肯定的2022/8/962聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/963聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/964聯(lián)產(chǎn)和公用工程

11、系統(tǒng)2022/8/965聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/966聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/967聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/968聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 通過改造使高參數(shù)蒸汽用量減少，從而可獲得相應(yīng)的膨脹功。2022/8/969聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/970聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)小結(jié)獲得了蒸汽熱負(fù)荷到做功的簡(jiǎn)單的模型(更精確的模型見后面)。全局組合曲線 用圖形來描述的聯(lián)產(chǎn)情況。全局公用工程總組合曲線 蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)描述。2022/8/971聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1.蒸汽透平系統(tǒng)的聯(lián)產(chǎn)目標(biāo) 2022/8/972聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)用最佳蒸汽熱負(fù)荷來計(jì)算全局過程的聯(lián)產(chǎn)/軸功目標(biāo)。用現(xiàn)存蒸汽熱負(fù)

12、荷來計(jì)算全局過程的聯(lián)產(chǎn)/軸功目標(biāo)。2022/8/973聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)根據(jù)T-H模型蒸汽主要溫度為：2022/8/974聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(1)給定全局溫焓曲線，全局組合曲線，全局公用工程總組合曲線（最佳蒸汽熱負(fù)荷）計(jì)算每個(gè)膨脹區(qū)的聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)； VHP to HPHP to MPMP to LP以及全局過程聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)2022/8/975聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/976聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/977聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/978聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/979聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) (2)給定全局溫焓曲線，全局組合曲線，全局公用工程總組合曲線（現(xiàn)存蒸汽熱負(fù)荷）計(jì)算每個(gè)膨脹區(qū)

13、的聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)； VHP to HPHP to MPMP to LP以及全局過程聯(lián)產(chǎn)目標(biāo) （與聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)（1）進(jìn)行比較）2022/8/980聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/981聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/982聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/983聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/984聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1解決方案2022/8/985聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/986聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/987聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例2.某石化企業(yè)全局能量改造分析2022/8/988聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)對(duì)某石化企業(yè)的四套裝置：常減壓蒸餾、催化裂化、烷基化、氣體分餾進(jìn)行全局能量集成改造分析 各裝置的冷熱

14、物流數(shù)及其初始、目標(biāo)溫度均已知 2022/8/989聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)利用夾點(diǎn)分析可以繪出各裝置的總組合曲線 2022/8/990聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/991聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/992聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/993聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/994聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)四套裝置能直接換熱的總組合曲線 2022/8/995聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)如果各裝置之間不進(jìn)行能量集成，則四套裝置所需熱、冷公用工程總量分別為23,097.4kW和62,693.5kW 如果各裝置之間能直接進(jìn)行換熱則所需的熱、冷公用工程分別為7,283.4kW和46,879.2kW 2022/8/996

15、聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)由于各裝置相互獨(dú)立，難于實(shí)現(xiàn)各裝置之間物流的直接換熱。用全局熱源部分產(chǎn)生相應(yīng)等級(jí)的蒸汽，用于加熱全局熱阱部分，其余部分采用冷、熱公用工 這樣既節(jié)省了能源，又降低了污染物排放量 最小傳熱溫差均取20 2022/8/997聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)由各裝置總組合曲線的熱阱和熱源可畫出全局過程的溫焓曲線 2022/8/998聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/999聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)原公用工程蒸汽等級(jí)及負(fù)荷蒸汽等級(jí)溫度（0C)工藝過程產(chǎn)汽負(fù)荷(MW)工藝過程用汽負(fù)荷(MW)VHP390-HP31410290MP18044190LW15-2022/8/9100聯(lián)產(chǎn)和公用

16、工程系統(tǒng)繪出系統(tǒng)的全局組合曲線 2022/8/9101聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9102聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 對(duì)全局組合曲線進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)尚有多產(chǎn)HP、MP的潛力，且HP可以用于加熱全局熱阱，從而能進(jìn)一步節(jié)省冷、熱公用工程 2022/8/9103聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)改進(jìn)后的全局組合曲線2022/8/9104聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9105聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)結(jié)論熱、冷公用工程耗量為12,764.3kW和52,360.4kW。進(jìn)行初步集成改造就可節(jié)省熱、冷公用工程分別為11.9%、3.2%。節(jié)能效果明顯 2022/8/9106聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第三章優(yōu)化蒸汽等級(jí)2022/8/91

17、07聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9108聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)如何選擇最好的蒸汽等級(jí)配置？ 燃料需求量最小/蒸汽回收量最大最小公用工程消耗2022/8/9109聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(1)最小燃料需求量2022/8/9110聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9111聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9112聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9113聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(2)最小公用工程消耗(燃料消耗和聯(lián)產(chǎn)功都增加)2022/8/9114聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9115聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)多蒸汽等級(jí)目標(biāo)最小燃料需求量最小公用工程消耗2022/8/9116聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9117聯(lián)產(chǎn)和公

18、用工程系統(tǒng)在現(xiàn)存換熱網(wǎng)絡(luò)中加入一個(gè)新的蒸汽等級(jí)2022/8/9118聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)功增加，熱回收沒變。2022/8/9119聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9120聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9121聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9122聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)小結(jié)在滿足最小燃料需求量或最小公用工程消耗條件下選擇蒸汽等級(jí)溫度和數(shù)量。在夾點(diǎn)上/下加入新蒸汽等級(jí)將增加聯(lián)產(chǎn)功。在夾點(diǎn)位置加入新蒸汽等級(jí)會(huì)獲得燃料節(jié)約。2022/8/9123聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1.蒸汽等級(jí)選擇2022/8/9124聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)在現(xiàn)存全局系統(tǒng)中加入一個(gè)新的蒸汽等級(jí)用以：獲得燃料節(jié)省增加聯(lián)產(chǎn)功2022/8/9

19、125聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)現(xiàn)存蒸汽等級(jí)的溫度和蒸汽負(fù)荷 名稱溫度（0C)產(chǎn)汽(MW)用汽(MW)VHP3600110HP2603060MP20050100LP1303060CW15-2022/8/9126聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(1)加入一個(gè)新的蒸汽等級(jí)用以獲得燃料節(jié)約；首先確定：包含夾點(diǎn)的這等級(jí)溫度新加入的蒸汽等級(jí)最接近的溫度新加入蒸汽等級(jí)的估計(jì)產(chǎn)汽/用汽熱負(fù)荷鍋爐產(chǎn)生VHP蒸汽的估計(jì)減少量2022/8/9127聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9128聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9129聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9130聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)包含夾點(diǎn)的蒸汽等級(jí)溫度 =新蒸汽等級(jí)溫度 =新蒸汽等

20、級(jí)處產(chǎn)汽熱負(fù)荷 =新蒸汽等級(jí)處用汽熱負(fù)荷 =鍋爐產(chǎn)VHP蒸汽的減少量 = 2022/8/9131聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(2)加入一個(gè)新的蒸汽等級(jí)用以獲得額外的聯(lián)產(chǎn)功；首先確定：新蒸汽等級(jí)的最接近溫度新加入蒸汽等級(jí)的估計(jì)產(chǎn)汽/用汽熱負(fù)荷2022/8/9132聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)新蒸汽等級(jí)溫度 =新蒸汽等級(jí)處產(chǎn)汽熱負(fù)荷 =新蒸汽等級(jí)處用汽熱負(fù)荷 = 2022/8/9133聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1解決方案 2022/8/9134聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9135聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9136聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9137聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9138聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)20

21、22/8/9139聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)包含夾點(diǎn)的蒸汽等級(jí)溫度 =新蒸汽等級(jí)溫度 =新蒸汽等級(jí)處產(chǎn)汽熱負(fù)荷 =新蒸汽等級(jí)處用汽熱負(fù)荷 =鍋爐產(chǎn)VHP蒸汽的減少量 =130 0C,15 0C115 0C25MW25MW25MW2022/8/9140聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9141聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9142聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9143聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9144聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9145聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)(3)新蒸汽等級(jí)的溫度在新的溫度點(diǎn)的產(chǎn)汽熱負(fù)荷在新的溫度點(diǎn)用汽熱負(fù)荷 2022/8/9146聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第四章透平綜合2022/8/9

22、147聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局組合曲線可以確定:通過蒸汽系統(tǒng)的最佳熱需求目標(biāo)由過程獲得的最佳熱回收目標(biāo)蒸汽系統(tǒng)中的聯(lián)產(chǎn)功潛力2022/8/9148聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9149聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)T/H 模型 最有效的獲得聯(lián)產(chǎn)潛力所必需的透平結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)單基于熱負(fù)荷通過全局共用工程總組合曲線可獲得直觀性缺點(diǎn) 未考慮由負(fù)荷和尺寸引起的透平效率變化對(duì)復(fù)雜透平網(wǎng)絡(luò)求解困難未考慮多工況運(yùn)行2022/8/9150聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9151聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)節(jié)流/蒸汽流做功方程2022/8/9152聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9153聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)可選方案根據(jù)自己的透平所處階

23、段選擇合適的A或B2022/8/9154聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9155聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9156聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)我們現(xiàn)在有了一個(gè)考慮了透平效率的做功模型2022/8/9157聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)模型準(zhǔn)確率同實(shí)際的透平過程相比，T/H 模型誤差可達(dá)到 20%同實(shí)際的透平過程相比，T/M 模型誤差為2%2022/8/9158聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)我們?nèi)绾斡眠@個(gè)新的模型來確立聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)呢？2022/8/9159聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)T/M 模型需要質(zhì)量流量但是 全局分析提供了熱負(fù)荷 怎么辦呢？ 用蒸汽圖表把熱負(fù)荷轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流速2022/8/9160聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9

24、161聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9162聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)目標(biāo)可能基于：每個(gè)膨脹區(qū)域的單個(gè)透平最大流量的單個(gè)透平尺寸 （反應(yīng)了變化的熱負(fù)荷） 如何去設(shè)計(jì)呢？2022/8/9163聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9164聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)目前考慮的都是單工況運(yùn)行的情況那么多工況運(yùn)行的又如何呢?冬天夏天啟動(dòng)階段維護(hù)階段2022/8/9165聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9166聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)我們能否優(yōu)化多工況運(yùn)行的 透平網(wǎng)絡(luò)？2022/8/9167聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9168聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9169聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9170聯(lián)產(chǎn)和公用工程系

25、統(tǒng)2022/8/9171聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9172聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9173聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9174聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9175聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9176聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)總結(jié)T/M模型用實(shí)際的透平效率來確定做功目標(biāo)對(duì)于一個(gè)很大系統(tǒng)優(yōu)化問題可以縮小到單組裝置的優(yōu)化問題復(fù)雜透平網(wǎng)絡(luò)可以通過最優(yōu)組裝置合成來得到2022/8/9177聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1.透平綜合2022/8/9178聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)獲得最優(yōu)蒸汽透平網(wǎng)絡(luò)可選結(jié)構(gòu)2022/8/9179聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9180聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/918

26、1聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)從最優(yōu)組裝置組合得到帶有最復(fù)雜透平的網(wǎng)絡(luò)如果透平需要的旁路只有一個(gè)，哪一個(gè)是帶有最復(fù)雜透平的網(wǎng)絡(luò)？2022/8/9182聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9183聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1解決方案2022/8/9184聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9185聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9186聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例2.某煉油廠透平綜合2022/8/9187聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局公用工程系統(tǒng)蒸汽等級(jí) 蒸汽等級(jí)溫度（0C)壓力(bar）VHP50090HP35246.7MP24915.5LP1302.72022/8/9188聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 為計(jì)算方便，全年考慮三個(gè)周期，每一個(gè)操

27、作周期占總操作時(shí)數(shù)的1/3。分別做出操作周期A、B、C的全局溫焓曲線。為了分析方便，假設(shè)每個(gè)操作周期下每個(gè)膨脹區(qū)域只有一個(gè)透平。 2022/8/9189聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9190聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9191聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9192聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9193聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9194聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9195聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)優(yōu)化過程如下 2022/8/9196聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1.初始化 從每一個(gè)操作周期的全局公用工程總組合曲線上可以得到每一蒸汽等級(jí)的熱負(fù)荷。初始時(shí)固定單位熱負(fù)荷，將熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化為質(zhì)量負(fù)荷。每個(gè)透

28、平的最大負(fù)荷在下表中。每個(gè)膨脹區(qū)域中前三個(gè)透平的負(fù)荷大小與每個(gè)操作周期該區(qū)域的質(zhì)量流量對(duì)應(yīng)。 2022/8/9197聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)透平網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)中侯選透平的初始負(fù)荷大小 侯 選 透 平（最大負(fù)荷 t/h） 膨脹區(qū)域 123456113.112.724.61.814.217.7222.831.46.77.023.219.7354.539.821.57.228.913.32022/8/9198聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 2.離散化 建立透平網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)，考慮三個(gè)操作周期，這樣每個(gè)膨脹區(qū)域共有6個(gè)侯選透平，一共有18個(gè)透平 2022/8/9199聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)3.優(yōu)化 本實(shí)例數(shù)學(xué)模型中，每個(gè)膨脹區(qū)域包

29、括68個(gè)變量，其中24個(gè)是整數(shù)變量，三個(gè)膨脹區(qū)共204個(gè)變量，計(jì)算得到透平網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的結(jié)果如下：2022/8/9200聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng) 從圖14可以看出超結(jié)構(gòu)中組合透平的配置，以及每個(gè)透平優(yōu)化后的最大負(fù)荷和最大動(dòng)力輸出，計(jì)算結(jié)果同時(shí)也給出了年度最小操作費(fèi)用，最小年操作費(fèi)用為1565.4萬，資本投資為315.2萬，平均動(dòng)力輸出為4.067MW, 從圖中可以清楚的看出多操作周期條件下公用成本最低時(shí)，每一膨脹區(qū)域透平的配置及透平的流量，聯(lián)產(chǎn)功大小 。 優(yōu)化結(jié)果還包括每個(gè)操作周期下組合透平的運(yùn)行情況。2022/8/9201聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)每個(gè)操作周期下透平的最優(yōu)負(fù)荷 透 平周期A周期B周期C1.21

30、3.514.61.332.42.126.624.72.36.73.158.73.237.33.325.42022/8/9202聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)4.透平網(wǎng)絡(luò)綜合 透平1.2、2.1同時(shí)運(yùn)行在操作周期A、B，并且相鄰在膨脹區(qū)域1、2，但其最大負(fù)荷2.1大于1.2，不能合并。同樣，透平1.3、2.3、3.3也同時(shí)運(yùn)行在操作周期C，因此可以考慮將它們合并成一個(gè)復(fù)雜的抽汽透平，考慮到透平的最大負(fù)荷、透平的位置以及實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，最終將透平1.3、2.3合并，得到最后的方案：2022/8/9203聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)實(shí)際可行的透平網(wǎng)絡(luò)配置圖 2022/8/9204聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第五章燃?xì)馔钙骄C合202

31、2/8/9205聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)為什么要對(duì)帶有蒸汽系統(tǒng)或 過程的燃?xì)馔钙竭M(jìn)行綜合？2022/8/9206聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9207聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9208聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)燃?xì)馔钙诫姀S的效率GTGT+HRSGGT+HRSG +BPTpower power35% 35%35% 85%42% 85%2022/8/9209聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9210聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9211聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9212聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9213聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9214聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)多壓力等級(jí)促進(jìn)余熱回收高熱回收效

32、率低排煙溫度減少排煙熱損失= 增加做功潛力低壓蒸汽可以用作過程蒸汽、用在蒸汽透平中作功、或者用于給水除氧2022/8/9215聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)我們?cè)鯓釉谟酂徨仩t中 增加產(chǎn)汽量？引入補(bǔ)燃2022/8/9216聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)余熱鍋爐的補(bǔ)燃方式無補(bǔ)燃 用燃?xì)馔钙脚艢庵械娘@熱來加熱蒸汽采用補(bǔ)燃 利用排氣中的部分氧氣在余熱鍋爐中燃燒來提高排氣溫度全燃 在余熱鍋爐中完全燃燒剩余的氧氣來獲得盡量多的蒸汽2022/8/9217聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9218聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9219聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9220聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9221聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)補(bǔ)

33、燃的好處利用排氣中的剩余氧氣蒸汽循環(huán)中高壓蒸汽增多提高了效率獲得更高的蒸汽過熱器溫度蒸汽聯(lián)產(chǎn)更加靈活2022/8/9222聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)補(bǔ)燃的缺點(diǎn)增加了額外的資金和運(yùn)行費(fèi)用管式燃燒器 不能用固體燃料補(bǔ)燃溫度限制在8500C 左右夾點(diǎn)位置可能會(huì)限制補(bǔ)燃度 2022/8/9223聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全燃鍋爐燃?xì)馔钙脚艢庾鳛殄仩t中的燃燒氣體，盡量燃盡排氣中的氧氣。比補(bǔ)燃余熱鍋爐產(chǎn)汽更多。由于拍氣中氧氣較少，火焰溫度跟常規(guī)鍋爐相比較低，因此減少了鍋爐中的輻射傳熱，結(jié)果減少了產(chǎn)汽量。鍋爐需要改造。鍋爐改造過程中燃?xì)馔钙匠叽绶浅ｊP(guān)鍵，因?yàn)榕艢饬髁繎?yīng)與通過鍋爐的最初燃料氣量相同。2022/8/9224聯(lián)產(chǎn)

34、和公用工程系統(tǒng)2022/8/9225聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)如何制定聯(lián)產(chǎn)單元尺寸？（燃?xì)馔钙?余熱鍋爐）2022/8/9226聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9227聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9228聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)尺寸確定的一般原則不要使聯(lián)產(chǎn)單元尺寸過大小尺寸單元可以長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行補(bǔ)燃方式增加靈活性2022/8/9229聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)怎樣直接把燃?xì)馔钙胶瓦^程 綜合起來？2022/8/9230聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9231聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9232聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9233聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)總結(jié)+建設(shè)周期短、天然氣價(jià)格低使得燃?xì)馔钙骄C合很受歡迎。+燃

35、氣透平綜合為產(chǎn)汽和過程加熱提供高等級(jí)的排氣。+較高的做功效率和熱效率。-容量靈活性受限制-需要高等級(jí)燃料-燃?xì)馔钙叫枰獦?biāo)準(zhǔn)尺寸2022/8/9234聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1.燃?xì)馔钙骄C合2022/8/9235聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)燃?xì)馔钙脚艢鈹?shù)據(jù)如下：Tex=4880C,mex=41.6kg/s,Cp=1.1kJ/kgk,T0=00C1）計(jì)算Qex和Qsteam,假設(shè)未燃余熱鍋爐運(yùn)行遵循產(chǎn)汽效率-補(bǔ)燃度曲線。2）100%補(bǔ)燃（ Tex =8500C）條件下計(jì)算Qsf,Qex,Qsteam。3）Qsteam/ Qfuel=?4）我們對(duì)過程提供蒸汽，可以選擇用天然氣補(bǔ)燃或鍋爐中燃煤，如果天然氣和鍋爐的單

36、價(jià)比是1.2，要使鍋爐直接燃燒比補(bǔ)燃更經(jīng)濟(jì)，過路的最低效率是多少？2022/8/9236聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)例1計(jì)算結(jié)果2022/8/9237聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1）Qex=m*Cp*Tex=22.3MW =0.58=Qsteam=12.9MW2）Qsf=mex*Cp(Tsf-Tex)=16.6MW Qex=16.6+22.3=38.9MW =0.85(查圖）=Qsteam=33.1MW3）sf= Qsteam/ Qfuel=(33.1-12.9)/16.6=122%4）費(fèi)用=燃料費(fèi)* Qsteam/ = 燃煤費(fèi)用* Qsteam/ boiler sf/ boiler boiler sf/1.48

37、7%。 2022/8/9238聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)第六章聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)2022/8/9239聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9240聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局功熱比W是總的功需求Qheat是過程熱需求2022/8/9241聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)cogen怎樣隨著R變化而變化？2022/8/9242聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9243聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9244聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9245聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9246聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9247聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9248聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9249聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/

38、9250聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9251聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9252聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9253聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)分析： 從-R曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)R=0.2時(shí)，最理想的聯(lián)產(chǎn)效率為92%。 因此，改進(jìn)的范圍很大2022/8/9254聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)全局系統(tǒng)的全局功熱比分析-煉廠 假設(shè)：做功需求量=75MW 蒸汽需求量=75MW 煉廠中通過包括鍋爐、備壓透平和凝汽透平在內(nèi)的系統(tǒng)來做功和產(chǎn)汽 2022/8/9255聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2022/8/9256聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)分析： -R曲線表明煉廠能達(dá)到的最佳聯(lián)產(chǎn)效率是64%。 為了達(dá)到這個(gè)效率，燃?xì)馔钙胶陀酂徨仩t應(yīng)該綜合進(jìn)現(xiàn)存系統(tǒng)中2022/8/925