工业循环冷却水系统流程模拟与优化研究
发布时间：2021-06-17 14:26
水和能量是人类赖以生存的物质,目前地球上淡水资源的储量以及能源的储备正在不断减少,加之环境污染导致可利用的淡水资源减少以及大多能源的不能再生性,水资源和能源的短缺问题成为全人类面对的重大难题。在实际工业生产中,循环冷却水系统的耗水量较大,且系统中水泵的耗能占工业生产总耗能的比重很大,因此对循环冷却水系统进行研究和优化对节约水资源和能量资源具有重要意义。本文以S公司年产40万吨苯酚丙酮项目精馏工艺中的循环冷却水系统为课题研究背景,借助流程模拟软件Aspen Plus,利用水力学模型和水夹点技术对该循环冷却水系统进行分析优化。本文所做的研究内容如下:首先对S公司的循环冷却水系统进行现场勘查和数据采集,结构化再现了该系统的布置方式。对系统中的泵网络进行模拟分析,发现原系统运行的泵网络不仅能够满足最大压头所需要的扬程,甚至高于最大压头,此时系统中压头较小的冷却器必须关小出口节流阀的开度,增大了管路的局部阻力。对泵网络进行水力学分析,优化了该循环冷却水系统的主泵网络,实现节电33.7%。对冷却器网络进行水夹点分析优化时,用“温度”替代水夹点分析法中的“浓度”,构造了出口温度限制条件下的极限复合曲...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
循环冷却水系统
浙江工业大学硕士学位论文6(a)夹点的形成(b)温度限制图1-3夹点的形成以及确定不同情况下的冷却水最小流率[13]Figure1-3.Formationofpinchpointanddeterminationofminimumflowrateofcoolingwaterunderdifferentconditions[13](a)Formationofpinchpoints(b)Temperaturerestriction循环冷却水系统中利用GCC曲线构造总复合曲线研究用水系统时，首先需要确定冷却水的温度-焓值区间，总复合曲线图上新鲜水的进口温度由该系统冷却水的供应温度加上半个夹点温差确定，倘若在总复合曲线上的纵坐标投影上存在该点的值，即为冷却水的进口温度，在进口温度以下必须使用冷却剂进行冷却这部分热流股；若总复合曲线上不存在该值，则使得总复合曲线上最小冷公用工程右端与冷却水线进口点在横坐标上的投影重合来确定冷却水的进口温度，如图1-4所示。图1-4总复合曲线确定最小冷却水流率[14]Figure1-4.Totalcompoundcurvetodetermineminimumcoolingwaterflowrate[14]确定了供水线的进口温度，供水线的热负荷为其在横坐标上的投影，从而确定供水线的出口温度，在总复合曲线以下的供水线满足系统对冷却水的冷却要求，此时供水线的斜率即为冷却水的热容流率，冷却水的流率最小时供水线的斜率应该尽可能大，因此当供水线与总复合曲线的某点重合时可得到该最小冷却
浙江工业大学硕士学位论文6(a)夹点的形成(b)温度限制图1-3夹点的形成以及确定不同情况下的冷却水最小流率[13]Figure1-3.Formationofpinchpointanddeterminationofminimumflowrateofcoolingwaterunderdifferentconditions[13](a)Formationofpinchpoints(b)Temperaturerestriction循环冷却水系统中利用GCC曲线构造总复合曲线研究用水系统时，首先需要确定冷却水的温度-焓值区间，总复合曲线图上新鲜水的进口温度由该系统冷却水的供应温度加上半个夹点温差确定，倘若在总复合曲线上的纵坐标投影上存在该点的值，即为冷却水的进口温度，在进口温度以下必须使用冷却剂进行冷却这部分热流股；若总复合曲线上不存在该值，则使得总复合曲线上最小冷公用工程右端与冷却水线进口点在横坐标上的投影重合来确定冷却水的进口温度，如图1-4所示。图1-4总复合曲线确定最小冷却水流率[14]Figure1-4.Totalcompoundcurvetodetermineminimumcoolingwaterflowrate[14]确定了供水线的进口温度，供水线的热负荷为其在横坐标上的投影，从而确定供水线的出口温度，在总复合曲线以下的供水线满足系统对冷却水的冷却要求，此时供水线的斜率即为冷却水的热容流率，冷却水的流率最小时供水线的斜率应该尽可能大，因此当供水线与总复合曲线的某点重合时可得到该最小冷却
【参考文献】：
期刊论文
[1]新时代煤炭地质勘查技术及发展方向思考[J]. 赵平. 中国煤炭地质. 2018(04)
[2]离心泵网络的节能设计与操作优化:综述与展望[J]. 祝铃钰,施佳琪,郑成霖,陈曦. 高校化学工程学报. 2017(06)
[3]对于循环水系统的大小泵匹配问题的研究[J]. 陈福利,王彧斐,冯霄. 计算机与应用化学. 2017(10)
[4]考虑再生循环的多杂质用水网络全局优化[J]. 陈晓露,常承林,王彧斐,冯霄. 化工进展. 2017(06)
[5]带有辅泵的循环水系统研究[J]. 陈福利,王彧斐,冯霄. 计算机与应用化学. 2017(03)
[6]考虑温度约束的单杂质水网络优化[J]. 李瑞臻,冯霄,王彧斐. 化工学报. 2015(07)
[7]化工流程模拟技术研究进展[J]. 李睿,胡翔. 化工进展. 2014(S1)
[8]基于数学规划法的循环冷却水网络的优化[J]. 冯霄,雷哲,沈人杰. 华北电力大学学报(自然科学版). 2012(01)
[9]循环冷却水最小流率目标值的确定[J]. 雷哲,冯霄. 化工学报. 2011(04)
[10]水夹点分析与数学规划法相结合的废水处理网络优化设计[J]. 李英,周集体,姚平经. 大连理工大学学报. 2010(01)
硕士论文
[1]离心泵网络节能操作与改造优化[D]. 施佳琪.浙江工业大学 2018
[2]正丁醇—异丁醇—水体系分离技术的研究[D]. 林凯强.青岛科技大学 2018
[3]分布式废水处理网络优化设计[D]. 关今韬.大连交通大学 2014
[4]基于水夹点技术的工业用水优化方法研究[D]. 孟立红.中国环境科学研究院 2012
[5]基于ASPENPLUS的常减压装置过程模拟与换热网络优化[D]. 张程.中国石油大学 2011
本文编号：3235368
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
循环冷却水系统
浙江工业大学硕士学位论文6(a)夹点的形成(b)温度限制图1-3夹点的形成以及确定不同情况下的冷却水最小流率[13]Figure1-3.Formationofpinchpointanddeterminationofminimumflowrateofcoolingwaterunderdifferentconditions[13](a)Formationofpinchpoints(b)Temperaturerestriction循环冷却水系统中利用GCC曲线构造总复合曲线研究用水系统时，首先需要确定冷却水的温度-焓值区间，总复合曲线图上新鲜水的进口温度由该系统冷却水的供应温度加上半个夹点温差确定，倘若在总复合曲线上的纵坐标投影上存在该点的值，即为冷却水的进口温度，在进口温度以下必须使用冷却剂进行冷却这部分热流股；若总复合曲线上不存在该值，则使得总复合曲线上最小冷公用工程右端与冷却水线进口点在横坐标上的投影重合来确定冷却水的进口温度，如图1-4所示。图1-4总复合曲线确定最小冷却水流率[14]Figure1-4.Totalcompoundcurvetodetermineminimumcoolingwaterflowrate[14]确定了供水线的进口温度，供水线的热负荷为其在横坐标上的投影，从而确定供水线的出口温度，在总复合曲线以下的供水线满足系统对冷却水的冷却要求，此时供水线的斜率即为冷却水的热容流率，冷却水的流率最小时供水线的斜率应该尽可能大，因此当供水线与总复合曲线的某点重合时可得到该最小冷却
浙江工业大学硕士学位论文6(a)夹点的形成(b)温度限制图1-3夹点的形成以及确定不同情况下的冷却水最小流率[13]Figure1-3.Formationofpinchpointanddeterminationofminimumflowrateofcoolingwaterunderdifferentconditions[13](a)Formationofpinchpoints(b)Temperaturerestriction循环冷却水系统中利用GCC曲线构造总复合曲线研究用水系统时，首先需要确定冷却水的温度-焓值区间，总复合曲线图上新鲜水的进口温度由该系统冷却水的供应温度加上半个夹点温差确定，倘若在总复合曲线上的纵坐标投影上存在该点的值，即为冷却水的进口温度，在进口温度以下必须使用冷却剂进行冷却这部分热流股；若总复合曲线上不存在该值，则使得总复合曲线上最小冷公用工程右端与冷却水线进口点在横坐标上的投影重合来确定冷却水的进口温度，如图1-4所示。图1-4总复合曲线确定最小冷却水流率[14]Figure1-4.Totalcompoundcurvetodetermineminimumcoolingwaterflowrate[14]确定了供水线的进口温度，供水线的热负荷为其在横坐标上的投影，从而确定供水线的出口温度，在总复合曲线以下的供水线满足系统对冷却水的冷却要求，此时供水线的斜率即为冷却水的热容流率，冷却水的流率最小时供水线的斜率应该尽可能大，因此当供水线与总复合曲线的某点重合时可得到该最小冷却
【参考文献】：
期刊论文
[1]新时代煤炭地质勘查技术及发展方向思考[J]. 赵平. 中国煤炭地质. 2018(04)
[2]离心泵网络的节能设计与操作优化:综述与展望[J]. 祝铃钰,施佳琪,郑成霖,陈曦. 高校化学工程学报. 2017(06)
[3]对于循环水系统的大小泵匹配问题的研究[J]. 陈福利,王彧斐,冯霄. 计算机与应用化学. 2017(10)
[4]考虑再生循环的多杂质用水网络全局优化[J]. 陈晓露,常承林,王彧斐,冯霄. 化工进展. 2017(06)
[5]带有辅泵的循环水系统研究[J]. 陈福利,王彧斐,冯霄. 计算机与应用化学. 2017(03)
[6]考虑温度约束的单杂质水网络优化[J]. 李瑞臻,冯霄,王彧斐. 化工学报. 2015(07)
[7]化工流程模拟技术研究进展[J]. 李睿,胡翔. 化工进展. 2014(S1)
[8]基于数学规划法的循环冷却水网络的优化[J]. 冯霄,雷哲,沈人杰. 华北电力大学学报(自然科学版). 2012(01)
[9]循环冷却水最小流率目标值的确定[J]. 雷哲,冯霄. 化工学报. 2011(04)
[10]水夹点分析与数学规划法相结合的废水处理网络优化设计[J]. 李英,周集体,姚平经. 大连理工大学学报. 2010(01)
硕士论文
[1]离心泵网络节能操作与改造优化[D]. 施佳琪.浙江工业大学 2018
[2]正丁醇—异丁醇—水体系分离技术的研究[D]. 林凯强.青岛科技大学 2018
[3]分布式废水处理网络优化设计[D]. 关今韬.大连交通大学 2014
[4]基于水夹点技术的工业用水优化方法研究[D]. 孟立红.中国环境科学研究院 2012
[5]基于ASPENPLUS的常减压装置过程模拟与换热网络优化[D]. 张程.中国石油大学 2011
本文编号：3235368
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