换热网络控制和工艺一体化设计研究.pdfVIP

6 CHEM ICALENGINEEIUNG DESIGN 换热网络控制与工艺一体化设计研究 张俊峰 中国海洋石油总公司 北京 100010 罗雄麟 中国石油大学 自动化研究所 北京 102249 袁毅夫 中国石化工程建设公司 北京 100101 摘要 研究换热网络的控制与工艺一体化设计，全面考虑换热网络的弹性设计和控制问题，提出用两步 法设计换热网络：第一步，使用给定工艺条件设计法的夹点设计法进行初始设计；第二步，在换热网络的操作 夹点附近设置旁路，通过对旁路流量的优化控制，使换热网络在不同的工况条件下公用工程消耗都能接近最小。 关键词 换热网络 控制与工艺一体化设计 旁路优化 许多研究者深人研究了换热网络最优设计 问 本文在对换热网络进行夹点设计和动态仿真 题，提出3种主要的设计方法 ¨： 的基础上，提出换热网络的控制与工艺一体化设 (1)给定工艺条件换热网络的设计方法：主 计方案，全面考虑换热网络的弹性设计和控制 问 要有夹点法、数学规划法和基于专家系统的人工 题，提出用两步法设计换热网络。 智能法。 1 设计思路和流程 (2)换热网络的弹性设计方法：主要有刚性 结构调整法、直接合成法和多周期同步优化法。 1．1 设计思路 (3)换热网络控制与工艺一体化设计方法。 根据夹点原理，最小温差降低，公用工程消 近年来，换热网络控制与工艺一体化研究以 耗减小，实际操作过程中，最小温差虽然降低， 及控制和工艺集成优化设计方法 已经引起 国外工 但是公用工程消耗仍然大于严格按夹点法设计时 程界和学术界的高度重视 ，得到很大发展 。通 的最小公用工程消耗。由此可见，如果能够在工 过对过程系统和控制系统的一体化设计，降低了 艺允许范围内继续降低最小操作温差，那么就会 过程的投资费用和操作费用 ，同时改善了系统的 在一定程度上降低公用工程消耗。仿真结果表明， 控制性能，使过程操作较常规设计的操作逼近了 对于固定结构的换热网络，在人 口物流温度和流 稳态最优点，具有更高的经济效益。国内对此的 量正常波动的范围内，其最小温差的位置是相 同 研究还处于探索阶段 。 或相近的，如果能够通过控制换热网络的最小温 当前，换热网络的设计方法主要集 中在夹点 差，即控制换热网络的操作夹点，则可 以使实际 技术上，夹点技术 自诞生并经过 20多年的发展， 公用工程消耗最大限度地接近最小公用工程消耗， 其应用深度和广度都在不断拓展，在全世界范围 内取得 了显著的节能效果，如今 已经发展成为换 降低换热网络的操作费用。 热网络设计的一个通用工具。 考虑到换热网络 良好的可操作性，并考虑到 夹点技术用于换热网络的初始设计时较为完 管壁结垢的变化，