Пинч / Смит Р.,Клемеш Й.,Товажнянский Л.Л.,Капустенко П.А.,Ульев Л.М.-- Основы интеграции тепловых процессов (2000)

рукции нам необходимо попытаться использовать уже существующие теп- лообменники и их расположение. Размещение теплообменника Н2 – С5 можно идентифицировать с уже существующим теплообменником 3 (рис. 7.20). Площадь поверхности теплообмена в теплообменнике 3 равна 1222 м2, и мы должны рассчитать тепловую нагрузку размещения теплообмен- ника Н2 – С5, его выходные температуры так, чтобы в полной мере ис- пользовать всю уже существующую и оплаченную поверхность.

Рис. 7. 19. Выполняем проект реконструкции также, как и базовый, независимо для подсистем, находящихся выше пинча и ниже пинча

Расчет тепловой нагрузки на теплообменнике Н2 – С5 и выходных температур теплоносителей показывает, что он полностью удовлетворяет условию приведения горячего потока Н2 к его пинч-температуре. Тем са- мым, мы полностью удовлетворяем энергетические требования горячего потока Н2 и отмечаем его “галочкой” (рис. 7.20). В результате мы размес- тили один существующий теплообменник, и осталось еще четыре для дальнейшего использования.

Следующим потоком, входящим в пинч с наибольшей потоковой те- плоемкостью, является горячий поток Н1 со значением СР = 100 кВт/°С.

Подходящей парой для теплообмена с ним и удовлетворяющей СР правилу будет только поток С1. Размещение теплообменника Н1 – С1 также соот- ветствует уже существующему теплообменнику 1 (рис. 7.21), с площадью

= 20°С позволяет обеспечить нагрев холодного технологического потока тепловым потоком мощностью 4135 кВт за счет рекуперации энергии го- рячего технологического потока Н1. Для этой нагрузки определяем темпе- ратуры теплоносителей на горячем конце теплообменника, это показывает,

(а)

160° CP

(б)

Рис. 7.21. Размещение Н1 – С1 соответствует существующему теплообменнику 1: а) – неразмещенные теплообменники существующей схемы; б) – размещение теплообмен-

ников при выполнении проекта реконструкции

что энергетическое требование потока Н1 удовлетворено не полностью. Следовательно, мы не имеем возможности поставить на нем отметку. Та- ким образом, еще один существующий теплообменник размещен на техно- логической схеме и осталось в нашем распоряжении еще три.

Последним, входящим в пинч потоком, является поток Н3, чья пото- ковая теплоемкость равна СРН3 = 60. Наиболее подходящим потоком для организации теплообмена, очевидно, будет холодный поток С2 с СР = 70

(рис. 7.22). Однако такое размещение теплообменника формирует связь между потоками, которой нет в существующей технологической схеме (рис. 7.22 а). Что мы должны делать в этом случае?

( а)

( б)

Рис. 7.22. Организация теплообменной связи с последним входящим в пинч потоком: (а) – оставшиеся неразмещенными существующие теплообменники; (б) – связь Н3 – С2

несуществующее размещение

Нам необходимо проанализировать все холодные потоки, связь ко- торых с потоком Н3 удовлетворяет СР правилам, с целью возможного об- наружения существующего в действующей технологической схеме тепло- обменника. Таким теплообменником может стать теплообменник 4 (рис.

7.23) между потоками Н3 и С4. Вследствие равенства потоковых теплоем- костей этих потоков теплообменная связь Н3 – С4 удовлетворяет СР правилам. Площадь теплообменной поверхности теплообменника 4 равна

( б)

Рис. 7.23. Альтернативным размещением может стать существующий теплообменник 4,

но его поверхность не может быть полностью использована выше пинча

726 м2. Максимальная тепловая нагрузка, доступная для этого размещения выше пинча, недостаточна для использования всей поверхности теплооб- мена 4-го теплообменника, поэтому мы можем максимизировать тепловую нагрузку на нем, что дает нам возможность поставить “галочку” над пото-

ком С4 (рис. 7.23).

У нас сейчас сделаны размещения теплообменников на всех входя- щих в пинч потоках для подсистемы ХТС, находящейся выше пинча. Если бы мы создавали новый проект ХТС, то нам оставалось бы только запол- нить оставшиеся тепловые нагрузки на потоках, и проект выше пинча был бы завершен. В проектах реконструкции оставшиеся тепловые нагрузки на технологических потоках необходимо заполнять только после того, как мы попытались разместить все существующие теплообменники, и необходимо попытаться это сделать так, чтобы они остались на старых местах. Это не

вызовет дополнительных капительных затрат на модификацию тепловой системы. Более того, если при выполнении проекта выше пинча мы сдела- ли все пинч-размещения и остались незадействованные существующие те- плообменники (рис. 7.24), нам необходимо проверить, не являются ли су- ществующие размещения этих теплообменников пинч-размещениями для проекта подсистемы, находящейся ниже пинча.

Рис. 7.24. После того, как выполнены пинч-размещения выше пинча (отмеченные теп- лообменники), необходимо перейти к рассмотрению проекта подсистемы ниже пинча

Сеточная диаграмма технологических потоков подсистемы ХТС, расположенной ниже пинча, показана на рисунке 7.25.

В подсистеме ниже пинча потоками, входящими в пинч, являются холодные потоки. Потоком, имеющим наибольшую потоковую теплоем- кость среди холодных потоков, является поток С3 с СРС3 = 175. Подходя- щей парой для теплообмена с этим потоком будет только поток Н4, но по- ток С3 не входит в пинч (рис. 7.26), и в соответствии с пинч критерием

Тmin, температура горячего теплоносителя на горячем конце теплообмен-

ника, размещенного на потоке С3, должна быть не меньше 145°С. Поэтому мы можем рекуперировать энергию потока Н4, охлаждая его до 145°С при теплообмене с другим потоком.

140°

Рис. 7.25. Данные для выполнения проекта ниже пинча

Рис. 7.26. Холодный поток С3 с наибольшей потоковой теплоемкостью не является по- током с наибольшим значением СРIN

Действительно, наибольшим значением потоковой теплоемкости среди потоков, входящих в пинч, обладает холодный поток С1. Поэтому мы устанавливаем теплообменную связь между потоками Н4 и С1 (рис. 7.27).