过程工业节能的系统工程方法课件

过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨LI Shi-yuLI Shi-yu20112011年年5 5月月过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法Process Integration for Process Integration for Energy EfficiencyEnergy EfficiencyLI Shi-yu过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨内容概述(Introduction)夹点法(Pinch Technology)蒸汽动力系统优化(Steam Power System Optimisation)内容概述(Introduction)过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨化工生产过程的三个子系统化工生产过程的三个子系统 通过三个子系统的能量优化集成，从根本上保证全厂的节通过三个子系统的能量优化集成，从根本上保证全厂的节能能概述(Introduction)-系统工程的思路化工生产过程的三个子系统 通过三个子系统的能量优化集成过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-系统工程的思路Total site 模型概述(Introduction)-系统工程的思路Tot过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术举例说明什么是过程集成概述(Introduction)-过程集成技术举例说明过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术举例说明什么是过程集成概述(Introduction)-过程集成技术举例说明过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术举例说明什么是过程集成概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术举例说明什么是过程集成概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术举例说明什么是过程集成概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术实际装置对过程集成的要求是复杂的概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术过程集成的定义(?)：Robin Smith:Process integration as a systematic approach to the development of chemical process flow sheets BP:Process Integration,which seeks the optimum approach to minimum theoretical energy consumption,概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术对过程集成的理解：是一种新的过程优化技术。它从分析过程优化的理论目标值入手，通过过程结构和操作条件优化，寻求现实中与目标最接近的解决方案过程集成的目标已经从单一的经济目标，扩展到多目标（经济、环境），甚至可持续发展过程集成的领域也已从能量流的集成，扩展到质量流的集成，以及综合集成概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨概述(Introduction)-过程集成技术当前过程集成技术的主要应用领域：能量系统的集成工艺热集成蒸汽动力系统优化全厂（Total site）能量系统优化精馏塔的热集成水系统的集成氢气系统的集成多目标的集成概述(Introduction)-过程集成技过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法夹点法Pinch TechnologyPinch Technology夹点法过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨起源(History)起源于起源于CPICPI，代表人物，代表人物Linhoff(1978)Linhoff(1978)约约25002500套装置使用了这一技术套装置使用了这一技术 节能效果节能效果303050%50%（对新装置）（对新装置）换热窄点分析与换热网络合成换热窄点分析与换热网络合成起源(History)起源于CPI，代表人物Linhoff过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理热流股、冷流股、T-H图THTH热流股需要冷却冷流股需要加热夹点法原理热流股、冷流股、T-H图THTH热流股需要冷却冷流过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)热组合曲线(Composite Curves)180OT(OC)H(kW)130ODH=-3600DH=-2000 80O 40OCP=20CP=40180OT(OC)H(kW)130ODH=-5600 80O 40OCP=40CP=60CP=20夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)热组合曲线(Composite Curves)120O100ODH=-3240DH=-3200 60O 30OCP=36CP=80T(OC)H(kW)120O100ODH=-6440 60O 30OCP=36CP=36CP=116T(OC)H(kW)夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)Pinch Analysis and Energy TargetTminTHQCminQRECQHmin)TminPINCH夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)通过热交换网络的设计，使实际的热回收接近目标值 130O 180O122 80O 70O 40O3C1120kW34HH 60O 90O100O120O800kW2400kW160kW2000kW1080kW115.6O30OPINCH夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)是否需要是否需要2040kW2040kW的蒸汽热量？的蒸汽热量？夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)消耗蒸汽热量降低到消耗蒸汽热量降低到1200kW1200kW 是否达到最低？是否达到最低？夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)将问题分解成两部分：夹点上方和夹点下方将问题分解成两部分：夹点上方和夹点下方夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法原理(Principle of Pinch Technology)蒸汽耗量为目标值的蒸汽耗量为目标值的960kW960kW夹点法原理(Principle of Pinch Techn过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨某炼厂现有热交换网络的操作调优某炼厂现有热交换网络的操作调优过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨某炼厂现有热交换网络的操作调优第一步：系统建模第一步：系统建模某炼厂现有热交换网络的操作调优第一步：系统建模过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨第二步：用能分析第二步：用能分析夹点位置常压炉入口温度261C常压炉加热负荷循环水冷却负荷155C190C某炼厂现有热交换网络的操作调优第二步：用能分析夹点位置常压炉入口温度261C常压炉加热负过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨第三步：热交换网络分析第三步：热交换网络分析某炼厂现有热交换网络的操作调优第三步：热交换网络分析某炼厂现有热交换网络的操作调优过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨跨越夹点换热跨越夹点换热 Hot stream =6 常三线 Cold stream =25 空气 Specification=Duty Hot inlet temperature =340.10 C Hot outlet temperature =189.00 C Cold inlet temperature =54.13 C Cold outlet temperature =190.00 C Log Mean Temperature diff.=142.35 C Min.approach temperature=134.87 C常三线空气加热器某炼厂现有热交换网络的操作调优跨越夹点换热 Hot stream =6 常三过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨项目项目实施前标定值实施前标定值实施后标定值实施后标定值原油温度原油温度()2626原油进电脱盐温度原油进电脱盐温度()112115原油进初馏塔温度原油进初馏塔温度()175175原油进常压炉温度原油进常压炉温度()255.4262.4常压炉出口温度常压炉出口温度()360360冷进料流量（冷进料流量（m3/h）9090容容-7产产0.35MPa蒸汽量蒸汽量（t/h）8.8（日均值）（日均值）10.15（日均值）（日均值）容容-8产产1.0MPa蒸汽量（蒸汽量（t/h）7.2（日均值）（日均值）5.2（日均值）（日均值）第四步：操作优化第四步：操作优化 换热终温提高换热终温提高7 7 取得经济效益取得经济效益800800万元万元/年！年！某炼厂现有热交换网络的操作调优项目实施前标定值实施后标定值原油温度()2626原油进电脱过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点技术用于公用工程的优化配置净热组合曲线(Grand Composite Curves)HQCmin=20 80QHmin=55403045QCmin=20 80QHmin=554030T*H45T2DTmin 2DTmin 夹点技术用于公用工程的优化配置净热组合曲线(Grand Co过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点技术用于公用工程的优化配置采用中低压蒸汽代替高压蒸汽MPHPLPHPHHT*T*夹点技术用于公用工程的优化配置采用中低压蒸汽代替高压蒸汽MP过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨加热油进出口温度的确定DTmin=20 OC290o120oDHThe Pinch does not need to be limiting.CPminPinchT*夹点技术用于公用工程的优化配置加热油进出口温度的确定DTmin=20 OC290o1过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨加热炉烟气出口温度的确定QHminTPinchToTTFTTPinchTacid dewToTTFTCPminDHT*夹点技术用于公用工程的优化配置加热炉烟气出口温度的确定QHminTPinchToTTFTT过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨加热炉烟气与蒸汽的混用FGFGLPDHDHT*T*夹点技术用于公用工程的优化配置加热炉烟气与蒸汽的混用FGFGLPDHDHT*T*夹点技术过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨制冷剂的使用方法CW-5 OC-40 OC-70 OCDHT*夹点技术用于公用工程的优化配置制冷剂的使用方法CW-5 OC-40 OC-70 OC过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨夹点法应用效果应用效果新设计：节能效果30%50%技术改造：节能效果5%30%夹点法应用效果应用效果过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨蒸汽动力系统优化蒸汽动力系统优化蒸汽动力系统优化过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨考虑全场（Total Site）及各种类型的用能、产能设备蒸汽动力系统优化考虑全场（Total Site）及各种类型的用能、产能设备蒸过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化可调的优化变量有哪些？可调的优化变量有哪些？操作优化可调的优化变量有哪些？过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化与燃烧设备相关的优化变量与燃烧设备相关的优化变量燃料的选择设备效率上的差异操作优化与燃烧设备相关的优化变量燃料的选择过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化与背压式汽轮机和减温减压器相关的优化变量与背压式汽轮机和减温减压器相关的优化变量操作优化与背压式汽轮机和减温减压器相关的优化变量过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化与凝汽式汽轮机相关的优化变量与凝汽式汽轮机相关的优化变量操作优化与凝汽式汽轮机相关的优化变量过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化所有优化变量要同时进行考虑要同时考虑硬件的约束条件操作优化所有优化变量要同时进行考虑过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨锅炉设备模型锅炉设备模型1#1#锅炉炉测量量结果同回果同回归结果比果比较图2#2#锅炉炉测量量结果同回果同回归结果比果比较图操作优化锅炉设备模型1#锅炉测量结果同回归结果比较图2#锅炉测量结果过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨汽轮机设备模型汽轮机设备模型1#1#和和 2#2#汽汽轮机模型回机模型回归结果与果与预测结果果比比较图3#3#汽汽轮机模型回机模型回归结果与果与预测结果果比比较图操作优化汽轮机设备模型1#和 2#汽轮机模型回归结果与预测结果比较过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨蒸汽管网模型蒸汽管网模型操作优化蒸汽管网模型操作优化过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨全全场蒸汽蒸汽动力系力系统网网络模型流程模型流程图操作优化全场蒸汽动力系统网络模型流程图操作优化过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化全厂蒸汽动力公用工程优化改造的实施效果全厂蒸汽动力公用工程优化改造的实施效果通过公用工程系统操作条件的优化，可以提高公用工程的效率，可降低能耗5%-10%；通过公用工程系统的优化改造，可进一步降低能耗15-30%；公用工程总体节能潜力可达20-40%操作优化全厂蒸汽动力公用工程优化改造的实施效果通过公用工程系过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化中国石化2008年相关节能项目效益汇总序 号企业名称内容1广州分公司蒸汽动力系统优化30882九江分公司蒸汽动力系统优化16113茂名分公司蒸汽动力系统优化9684茂名分公司换热网络优化1054合 计6721序 号企业名称内容效益（万元/年）1广州分公司蒸汽动力系统优化30882九江分公司蒸汽动力系统优化16113茂名分公司蒸汽动力系统优化9684茂名分公司换热网络优化1054合 计6721操作优化中国石化2008年相关节能项目效益汇总序号企业名称内过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨操作优化序 号企业名称内容效益（万元/年）1金陵分公司蒸汽动力系统优化51132洛阳分公司蒸汽动力系统优化13673武汉分公司蒸汽动力系统优化416合 计6896序 号企业名称内容1金陵分公司蒸汽动力系统优化51132洛阳分公司蒸汽动力系统优化13673武汉分公司蒸汽动力系统优化416合 计6896中国石化2009年相关节能项目效益汇总操作优化序号企业名称内容效益（万元/年）1金陵分公司蒸汽动力过程工业节能的系统工程方法过程工业节能的系统工程方法李士雨THANKSTHANKSTHANKS