9 Пинч-анализ Метод, позволяющий обеспечить уже на ранней стадии проектирования один оптимальный путь решения поставленной задачи, был предложен профессором Б. Линнхоффом
| Вид материала | Документы |
- Лекция: Организация разработки ис: Каноническое проектирование ис. Стадии и этапы процесса, 312.68kb.
- Практических: 0 Лабораторных:, 21.53kb.
- А. А. Реутов формализация выбора концепции проектирования, 87.2kb.
- Линейных алгебраических уравнений ax=B, где, 66.22kb.
- М. В. Лычагин Зав кафедрой д э. н., профессор, 986.65kb.
- История Земли: геологическая шкала времени, 531.39kb.
- Isbn 978-5-7262-1376 нейроинформатика 2011, 164.77kb.
- Вопросы к экзамену по дисциплине «Анализ финансовой отчетности», 30.91kb.
- Нп «сибирская ассоциация консультантов», 368.51kb.
- Составлен учебный план, позволяющий заложить фундамент знаний по основным дисциплинам,, 56.6kb.
9.4.2. Пинч-анализ
Метод, позволяющий обеспечить уже на ранней стадии проектирования один оптимальный путь решения поставленной задачи, был предложен профессором Б.Линнхоффом. Дальнейшее развитие метод получил в работах Б.Линнхоффа и профессора Р.Смита с сотрудниками (Манчестерский университет института науки и технологии, Великобритания) [5,6].
Начальная стадия метода заключается в формализации потоковой схемы технологического процесса в виде сеточной диаграммы (рис. 9.4а – 9.4б). Рекуперативные теплообменники (в которых происходит теплообмен между технологическими потоками) представлены в виде соединенных попарно действующих кружков, которые расположены на соответствующих потоках, обменивающихся теплом. Теплообменники, в которых одна из сред является вспомогательной (пар со стороны, охлаждающая вода, воздух и т.п.), представлены в виде одного кружка. Он расположен на том технологическом потоке, который нагревается (с буквой «h» внутри) или охлаждается (с буквой «c» внутри).
Пользуясь сеточной диаграммой, всегда возможно построить составные кривые всех горячих и всех холодных потоков (рис. 9.5). Горячие кривые всегда «горячее» холодных по крайней мере на DTmin (минимально возможная разность температур в данном технологическом процессе). На рисунке горячие утилиты – тепло, подводимое к данному технологическому процессу в печах, котлах, пароподогревателях и т.п., холодные утилиты – тепло, отводимое от процесса охлаждающей водой, воздухом и т.д. Составные кривые показывают суммарное энтальпийное изменение в системе потоков во всех интервалах температуры.
Таким образом, составные кривые относятся к внешним слоям концентрической диаграммы. Они построены на основе данных, которые описывают тепловой и материальный баланс процесса. Пространство между кривыми («перекрытие» кривых) показывает значение возможной утилизации тепла. Место наибольшего сближения кривых называется Пинчем. Если от горячих теплоносителей поступает тепла больше, чем могут принять технологические потоки выше Пинча, то излишек теплоты должен быть передан через Пинч (рис.9.6). То же можно сказать при увеличенном потреблении холодных энергоносителей.
Отсюда можно заключить, что в проектах, которые удовлетворяют энергетическим целям, отсутствует перенос энергии через Пинч. В проектах, не достигающих этих целей, существует энергетический перенос через Пинч, соответствующий излишку потребления подводимой энергии.
Благодаря этому утверждению мы можем заменить трудоемкий процесс проектирования, осуществляемый перебором различных тепловых (рабочих) схем с целью оптимизации энергопотребления более простым «запрещением переноса» энергии через Пинч». Это достигается объединением потоков выше и ниже Пинча раздельно. В результате получается почти очевидный путь проектирования тепловых систем с минимальным потреблением энергии. Данный метод проектирования полностью основан на термодинамических законах и позволяет:- установить энергетические цели перед проектированием;
- проектировать тепловые сети с минимальным потреблением энергии раздельно выше и ниже Пинча;
- контролировать проект на каждом месте развития.
При модернизации существующих производств методы Пинч-анализа позволяют максимально использовать уже установленное оборудование, что снижает капитальные вложения на реконструкцию. Методами Пинч-анализа можно определить стоимостной компромисс между всеми поставленными целями и капитальными вложениями при заданном времени окупаемости, которому и должен удовлетворять окончательный проект.
За последние десять лет с применением Пинч-анализа выполнено более 1500 проектов для более чем 100 компаний-производителей в нефтепереработке, химической, металлургической, пищевой промышленности, энергетике и т.д.
Результаты выполнения некоторых проектов приведены в нижеследующих таблицах:
Таблица 9.1 – Результаты применения Пинч-технологии
в « Union Carbide»
| ПРОЦЕСС | Тип проекта | Экономия за счет энергетических затрат, $/год | Капитальные вложения, $ | Время окупае- мости, мес. |
| Нефтехимический | модиф. | 1 050 000 | 500 000 | 6 |
| Специальной химии | модиф. | 139 000 | 57 000 | 5 |
| Специальной химии | модиф. | 82 000 | 6 000 | 1 |
| Лицензионная установка | новый | 1 300 000 | экономия | – |
| Органической объемной химии | модиф. | 1 000 000 | 600 000 | 7 |
| Органической объемной химии | модиф. | 1 243 000 | 1 835 000 | 18 |
| Органической объемной химии | модиф. | 2 000 000 | 800 000 | 5 |
| Специальной химии | модиф. | 570 000 | 200 000 | 4 |
Таблица 9.2 – Результаты применения Пинч-технологии в «ICI»
| ПРОЦЕСС | Тип проекта | Экономия за счет энергетических затрат, $/год | Капитальные вложения, $ |
| Органической объемной химии | новый | 800 000 | 800 000 |
| Специальной химии | новый | 1 600 000 | экономия |
| Грубой переработки | модиф. | 1 200 000 | экономия |
| Неорганической объемной химии | новый | 320 000 | экономия |
| Специальной химии | модиф. | 200 000 | 160 000 |
| Новый завод | новый | 30-40% | 30% экономии |
| Не профильный | модиф. | 300 000 | 800 000 |
| Нефтехимия | модиф. | фаза I 2 000 000 | 600 000 |
| | | фаза II 200 000 | 1 200 000 |