1、聯(lián)產(chǎn)與公用工程系統(tǒng)能量集成和最優(yōu)化能量綜合講義內(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)目標第三章 優(yōu)化蒸汽等級第四章 透平綜合第五章 燃氣透平第六章 聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟性評價第一章全局組合曲線一個全局系統(tǒng)2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)5在全局系統(tǒng)中如何分析蒸汽負荷,加熱負荷和冷卻負荷讓我們先考慮單個過程的夾點分析如何構(gòu)成全局系統(tǒng)2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)6某一蒸餾過程流程圖2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)72022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)82022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)9要解決這個問題我們需要借助一個系統(tǒng)方法。首先看一個簡單的系統(tǒng)，繪出過程組合曲線。202

2、2年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)102022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)112022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)122022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)132022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)14 組合曲線存在著一個最小溫差點，稱之為夾點，它表示了過程熱回收的瓶頸。 夾點將過程分為兩個子系統(tǒng) （1）夾點上方為熱阱，必須引入熱公用工程QH； （2）夾點下方為熱源，必須引入冷公用工程QC。 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)152022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)162022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)17 對于簡單系統(tǒng)這是一個很不錯的方法，但對公用工程有一個選擇范圍（多種選擇）2

3、022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)182022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)212022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)22過程總組合曲線溫度與焓為坐標，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；以夾點劃分的曲線上、下兩部分為所需的熱、冷公用工程負荷，即夾點以上和夾點以下分別為過程內(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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)23

4、2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)24其熱阱部分的熱負荷可采用不同壓力等級的蒸汽加熱，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。對于多個過程，由于各過程的夾點位置一般不同，一個過程的熱源可以去加熱另一個過程的熱阱，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現(xiàn)工藝過程設(shè)計和公用工程設(shè)計的橋梁，前者確定了總公用工程目標，后者確定了不同等級公用工程的消耗量。 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)252022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)26全局溫焓曲線是在過程總組合曲線的基礎(chǔ)上，進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

5、線，稱為全局溫焓曲線（TS P）。 TS P的構(gòu)造過程如上圖所示。圖中的虛線分別為兩個過程的總組合曲線，消除它們的夾套（Pocket）后，將熱阱線上移Tmin/2，熱源線下移Tmin/2即形成圖中的實線，它代表過程所需熱、冷公用工程的實際溫位，把這兩個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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)282022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)292022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)30全局溫焓曲線TSP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，借此可以進一步確定可能的產(chǎn)汽、做功能力和各等級蒸汽的需求量，從而給出了全局的用能優(yōu)化

6、目標。對于現(xiàn)有系統(tǒng)，全局溫焓曲線表明了全局的產(chǎn)/用汽等級分布及負荷情況；對新設(shè)計系統(tǒng)，全局溫焓曲線可用來判斷產(chǎn)/用汽負荷分布及匹配情況。 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)312022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)32通過全局溫焓曲線可以確定： -過程產(chǎn)汽目標 -過程用汽目標 能否確定蒸汽系統(tǒng)余熱回收的目標？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)332022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)342022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)352022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)36全局組合曲線TSC是以全局溫焓曲線TSP為基礎(chǔ)的。全局組合曲線直觀的反映了工藝過程和公用工程之間的熱傳遞情況。過程物流

7、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。同過程夾點一樣，全局夾點表示了全局熱回收的瓶頸。全局夾點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，全局夾點隨公用工程等級選擇的變化而變化 。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)37小結(jié)單個過程總組合曲線GCC 熱源/熱阱熱源/熱阱 全局溫焓曲線TSP全局溫焓曲線 蒸汽熱負荷目標TSC SSC 蒸汽系統(tǒng)組合曲線蒸汽系統(tǒng)組合曲線 全局夾點和目標： -蒸汽系統(tǒng)熱回收 -從鍋爐

8、和排熱過程中來的蒸汽2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)38例1.全局系統(tǒng)組合曲線2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)39對一個全局過程確定熱負荷的產(chǎn)汽量和用汽量的生產(chǎn)目標。獲得從鍋爐中來的超高壓蒸汽需求量（新汽需求）。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)4018MPa4.0MPa1.6MPa0.3MPa2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)41(1)通過全局溫焓曲線，確定產(chǎn)汽和用汽目標。(2)通過獲得的目標，做出蒸汽系統(tǒng)溫焓曲線，評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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)42

9、2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)432022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)44例1解決方案2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)452022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)462022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)472022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)48優(yōu)化結(jié)果2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)49第二章蒸汽透平系統(tǒng)的聯(lián)產(chǎn)目標2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)502022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)512022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)52另外，我們還發(fā)現(xiàn)2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)532022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)54如何把聯(lián)產(chǎn)模型應(yīng)用到全局過程中？

10、2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)552022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)562022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)57未經(jīng)過最大蒸汽回收過程的結(jié)果2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)582022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)592022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)60 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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)612022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)622022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)64我們可以在全局過程中確立聯(lián)產(chǎn)目標。 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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用

11、工程系統(tǒng)652022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)662022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)672022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)682022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)692022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)702022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)71 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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)722022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)73小結(jié)獲得了蒸汽熱負荷到做功的簡單的模型(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)計描述。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)74例1.蒸汽

12、透平系統(tǒng)的聯(lián)產(chǎn)目標 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)75用最佳蒸汽熱負荷來計算全局過程的聯(lián)產(chǎn)/軸功目標。用現(xiàn)存蒸汽熱負荷來計算全局過程的聯(lián)產(chǎn)/軸功目標。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)76根據(jù)T-H模型各等級蒸汽溫度為：2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)77(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（最佳蒸汽熱負荷）計算每個膨脹區(qū)的聯(lián)產(chǎn)目標； VHP to HPHP to MPMP to LP以及全局過程聯(lián)產(chǎn)目標2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)782022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)792022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)802022年9月19日聯(lián)產(chǎn)

13、和公用工程系統(tǒng)812022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)82 (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)存蒸汽熱負荷）計算每個膨脹區(qū)的聯(lián)產(chǎn)目標； VHP to HPHP to MPMP to LP以及全局過程聯(lián)產(chǎn)目標 （與聯(lián)產(chǎn)目標（1）進行比較）2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)832022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)842022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)852022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)862022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)87例1解決方案2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)882022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)892022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和

14、公用工程系統(tǒng)90例2.某石化企業(yè)全局能量改造分析2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)91對某石化企業(yè)的四套裝置：常減壓蒸餾、催化裂化、烷基化、氣體分餾進行全局能量集成改造分析 各裝置的冷熱物流數(shù)及其初始、目標溫度均已知 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)92利用夾點分析可以繪出各裝置的總組合曲線 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)932022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)942022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)952022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)962022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)97四套裝置能直接換熱的總組合曲線 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)98如果各裝置之

15、間不進行能量集成，則四套裝置所需熱、冷公用工程總量分別為23097.4kW和62693.5kW 如果各裝置之間能直接進行換熱則所需的熱、冷公用工程分別為7283.4kW和46879.2kW 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)99由于各裝置相互獨立，難于實現(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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)100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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1012022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和

16、公用工程系統(tǒng)102原公用工程蒸汽等級及負荷蒸汽等級溫度（0C)工藝過程產(chǎn)汽負荷(MW)工藝過程用汽負荷(MW)VHP390-HP31410290MP18044190LW15-2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)103繪出系統(tǒng)的全局組合曲線 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1042022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)105 對全局組合曲線進行分析可以發(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，從而能進一步節(jié)省冷、熱公用工程 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)106改進后的全局組合曲線2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1072022年9

17、月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)108結(jié)論熱、冷公用工程耗量為12764.3kW和52360.4kW。進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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)109第三章優(yōu)化蒸汽等級2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1102022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)111如何選擇最好的蒸汽等級配置？ 燃料需求量最小/蒸汽回收量最大最小公用工程消耗2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)112(1)最小燃料需求量2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1132022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1142022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1152

18、022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)116(2)最小公用工程消耗(燃料消耗和聯(lián)產(chǎn)功都增加)2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1172022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)118多蒸汽等級目標最小燃料需求量最小公用工程消耗2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1192022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)120在現(xiàn)存換熱網(wǎng)絡(luò)中加入一個新的蒸汽等級2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)121聯(lián)產(chǎn)功增加，熱回收沒變。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1222022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1232022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1242022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)125小結(jié)在滿足

19、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溫度和數(shù)量。在夾點上/下加入新蒸汽等級將增加聯(lián)產(chǎn)功。在夾點位置加入新蒸汽等級會獲得燃料節(jié)約。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)126例1.蒸汽等級選擇2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)127在現(xiàn)存全局系統(tǒng)中加入一個新的蒸汽等級用以：獲得燃料節(jié)省增加聯(lián)產(chǎn)功2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)128現(xiàn)存蒸汽等級的溫度和蒸汽負荷 名稱溫度（0C)產(chǎn)汽(MW)用汽(MW)VHP3600110HP2603060MP20050100LP1303060CW15-2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)129(1)加入一個新的蒸汽等級用以獲得燃料節(jié)約；

20、首先確定：包含夾點的這等級溫度新加入的蒸汽等級最接近的溫度新加入蒸汽等級的估計產(chǎn)汽/用汽熱負荷鍋爐產(chǎn)生VHP蒸汽的估計減少量2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1302022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1312022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1322022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)133包含夾點的蒸汽等級溫度 =新蒸汽等級溫度 =新蒸汽等級處產(chǎn)汽熱負荷 =新蒸汽等級處用汽熱負荷 =鍋爐產(chǎn)VHP蒸汽的減少量 = 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)134(2)加入一個新的蒸汽等級用以獲得額外的聯(lián)產(chǎn)功；首先確定：新蒸汽等級的最接近溫度新加入蒸汽等級的估計產(chǎn)汽/用汽熱負荷2022年9月

21、19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)135新蒸汽等級溫度 =新蒸汽等級處產(chǎn)汽熱負荷 =新蒸汽等級處用汽熱負荷 = 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)136例1解決方案 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1372022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1382022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1392022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1402022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1412022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)142包含夾點的蒸汽等級溫度 =新蒸汽等級溫度 =新蒸汽等級處產(chǎn)汽熱負荷 =新蒸汽等級處用汽熱負荷 =鍋爐產(chǎn)VHP蒸汽的減少量 =130 0C,15 0C115 0C25MW25MW

22、25MW2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1432022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1442022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1452022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1462022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1472022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)148(3)新蒸汽等級的溫度在新的溫度點的產(chǎn)汽熱負荷在新的溫度點用汽熱負荷 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)149第四章透平綜合2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)150全局組合曲線可以確定:通過蒸汽系統(tǒng)的最佳熱需求目標由過程獲得的最佳熱回收目標蒸汽系統(tǒng)中的聯(lián)產(chǎn)功潛力2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1512022年9月

23、19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)152T/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)點計算簡單基于熱負荷通過全局共用工程總組合曲線可獲得直觀性缺點 未考慮由負荷和尺寸引起的透平效率變化對復(fù)雜透平網(wǎng)絡(luò)求解困難未考慮多工況運行2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1532022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)154節(jié)流/蒸汽流做功方程2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1552022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)156可選方案根據(jù)自己的透平所處階段選擇合適的A或B2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1572022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1582022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)159我們現(xiàn)

24、在有了一個考慮了透平效率的做功模型2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)160聯(lián)產(chǎn)模型準確率同實際的透平過程相比，T/H 模型誤差可達到 20%同實際的透平過程相比，T/M 模型誤差為2%2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)161我們?nèi)绾斡眠@個新的模型來確立聯(lián)產(chǎn)目標呢？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)162T/M 模型需要質(zhì)量流量但是 全局分析提供了熱負荷 怎么辦呢？ 用蒸汽圖表把熱負荷轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流速2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1632022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1642022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)165聯(lián)產(chǎn)目標可能基于：每個膨脹區(qū)域的單個透平最大流量的單個透

25、平尺寸 （反應(yīng)了變化的熱負荷） 如何去設(shè)計呢？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1662022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)167目前考慮的都是單工況運行的情況那么多工況運行的又如何呢?冬天夏天啟動階段維護階段2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1682022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)169我們能否優(yōu)化多工況運行的 透平網(wǎng)絡(luò)？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1702022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1712022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1722022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1732022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1742022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)17

26、52022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1762022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1772022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1782022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)179總結(jié)T/M模型用實際的透平效率來確定做功目標對于一個很大系統(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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)180例1.透平綜合2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)181獲得最優(yōu)蒸汽透平網(wǎng)絡(luò)可選結(jié)構(gòu)2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1822022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1832022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)184從最優(yōu)組裝置組合得到帶有

27、最復(fù)雜透平的網(wǎng)絡(luò)如果透平需要的旁路只有一個，哪一個是帶有最復(fù)雜透平的網(wǎng)絡(luò)？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1852022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)186例1解決方案2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1872022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1882022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)189例2.某煉油廠透平綜合2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)190全局公用工程系統(tǒng)蒸汽等級 蒸汽等級溫度（0C)壓力(bar）VHP50090HP35246.7MP24915.5LP1302.72022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)191 為計算方便，全年考慮三個周期，每一個操作周期占總操作時

28、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)每個操作周期下每個膨脹區(qū)域只有一個透平。 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1922022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1932022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1942022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1952022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1962022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1972022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)198優(yōu)化過程如下 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)1991.初始化 從每一個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的熱負荷。初始時固定單位熱負荷，將熱負荷轉(zhuǎn)化為

29、質(zhì)量負荷。每個透平的最大負荷在下表中。每個膨脹區(qū)域中前三個透平的負荷大小與每個操作周期該區(qū)域的質(zhì)量流量對應(yīng)。 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)200透平網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)中侯選透平的初始負荷大小 侯 選 透 平（最大負荷 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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)201 2.離散化 建立透平網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)，考慮三個操作周期，這樣每個膨脹區(qū)域共有6個侯選透平，一共有18個透平 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2023.優(yōu)化 本實

30、例數(shù)學(xué)模型中，每個膨脹區(qū)域包括68個變量，其中24個是整數(shù)變量，三個膨脹區(qū)共204個變量，計算得到透平網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的結(jié)果如下：2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)203 從圖14可以看出超結(jié)構(gòu)中組合透平的配置，以及每個透平優(yōu)化后的最大負荷和最大動力輸出，計算結(jié)果同時也給出了年度最小操作費用，最小年操作費用為1565.4萬，資本投資為315.2萬，平均動力輸出為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，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)果還包括每個操作周期下組合透平的運行情況。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)204每個操作周期下透平的最優(yōu)負

31、荷 透 平周期A周期B周期C1.213.514.61.332.42.126.624.72.36.73.158.73.237.33.325.42022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2054.透平網(wǎng)絡(luò)綜合 透平1.2、2.1同時運行在操作周期A、B，并且相鄰在膨脹區(qū)域1、2，但其最大負荷2.1大于1.2，不能合并。同樣，透平1.3、2.3、3.3也同時運行在操作周期C，因此可以考慮將它們合并成一個復(fù)雜的抽汽透平，考慮到透平的最大負荷、透平的位置以及實際的工作經(jīng)驗，最終將透平1.3、2.3合并，得到最后的方案：2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)206實際可行的透平網(wǎng)絡(luò)配置圖 2022年9月19日

32、聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)207第五章燃氣透平綜合2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)208為什么要對帶有蒸汽系統(tǒng)或 過程的燃氣透平進行綜合？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2092022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2102022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)211燃氣透平電廠的效率GTGT+HRSGGT+HRSG +BPTpower power35% 35%35% 85%42% 85%2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2122022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2132022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2142022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2152022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工

33、程系統(tǒng)2162022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)217多壓力等級促進余熱回收高熱回收效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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)218我們怎樣在余熱鍋爐中 增加產(chǎn)汽量？引入補燃2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)219余熱鍋爐的補燃方式無補燃 用燃氣透平排氣中的顯熱來加熱蒸汽采用補燃 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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2202022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2212022年9月19

34、日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2222022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2232022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)224補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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)225補燃的缺點增加了額外的資金和運行費用管式燃燒器 不能用固體燃料補燃溫度限制在8500C 左右夾點位置可能會限制補燃度 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)226全燃鍋爐燃氣透平排氣作為鍋爐中的燃燒氣體，盡量燃盡排氣中的氧氣。比補燃余熱鍋爐產(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

35、量。鍋爐需要改造。鍋爐改造過程中燃氣透平尺寸非常關(guān)鍵，因為排氣流量應(yīng)與通過鍋爐的最初燃料氣量相同。2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2272022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)228如何制定聯(lián)產(chǎn)單元尺寸？（燃氣透平+余熱鍋爐）2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2292022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2302022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)231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期滿負荷運行補燃方式增加靈活性2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)232怎樣直接把燃氣透平和過程 綜合起來？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2332022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公

36、用工程系統(tǒng)2342022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2352022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)236總結(jié)+建設(shè)周期短、天然氣價格低使得燃氣透平綜合很受歡迎。+燃氣透平綜合為產(chǎn)汽和過程加熱提供高等級的排氣。+較高的做功效率和熱效率。-容量靈活性受限制-需要高等級燃料-燃氣透平需要標準尺寸2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)237例1.燃氣透平綜合2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)238燃氣透平排氣數(shù)據(jù)如下：Tex=4880C,mex=41.6kg/s,Cp=1.1kJ/kgk,T0=00C1）計算Qex和Qsteam,假設(shè)未燃余熱鍋爐運行遵循產(chǎn)汽效率-補燃度曲線。2）100%補燃（ T

37、ex =8500C）條件下計算Qsf,Qex,Qsteam。3）Qsteam/ Qfuel=?4）我們對過程提供蒸汽，可以選擇用天然氣補燃或鍋爐中燃煤，如果天然氣和鍋爐的單價比是1.2，要使鍋爐直接燃燒比補燃更經(jīng)濟，過路的最低效率是多少？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)239例1計算結(jié)果2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2401）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/ Qfu

38、el=(33.1-12.9)/16.6=122%4）費用=燃料費* Qsteam/ = 燃煤費用* Qsteam/ boiler sf/ boiler boiler sf/1.487%。 2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)241第六章聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟性評價2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2422022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)243全局功熱比W是總的功需求Qheat是過程熱需求2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)244cogen怎樣隨著R變化而變化？2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2452022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2462022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)247202

39、2年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2482022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2492022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2502022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2512022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2522022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2532022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2542022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2552022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)256分析： 從-R曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)當R=0.2時，最理想的聯(lián)產(chǎn)效率為92%。 因此，改進的范圍很大2022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)257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年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)2582022年9月19日聯(lián)產(chǎn)和公用工程系統(tǒng)259分析： -R曲線表明煉廠能達到的最佳聯(lián)產(chǎn)效率是6