化工工业园区多层次全局热集成研究

基本信息
批准号:21878034
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:刘琳琳
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:都健,李伟达,张帅,吴长昊,盛尧,郭孝正,王少靖
关键词:
多层次化工工业园区过程综合多周期规划全局热集成
结项摘要

Chemical industrial park has become one of the major carriers in the current development of chemical industry in China. The cooperative and efficient utilization of resources across enterprises will make great significance for the green, innovative and sharing development of chemical enterprises in our country. With regard to the common problems of current chemical industrial parks, such as standalone plant-based energy consumption, low efficiency and lack of effective integration measures, this project carries out research on multi-level heat integration for industrial parks featuring from intra-plant to inter-plant, heat exchanger network synthesis to total-site heat integration as well as stable period to multi-period. Firstly, by means of establishing direct/indirect/combined inter-plant heat interaction mode and network design strategies, an inter-plant heat exchanger network synthesis methodology achieving the rational utilization of energy within industrial parks is developed. Then, the interaction mechanism between energy supply system and energy consumption system is analyzed, as well as the realization approaches from multi-level steam generation to cascade utilization among plants. Based on these analyses, study on heat integration coupling steam system and heat exchange system is performed, and a multi-objective heat integration methodology considering both global economic efficiency and environmental friendliness is established. Finally, the global dynamic action of heat exchange system in industrial park is studied; and multi-period heat exchanger network coupling strategies specific to the dynamic changes in industrial parks are developed to obtain the long-term planning and regulation scheme for heat integration. This project aims at exploring the scientific measures of achieving energy conservation and emission reduction from the global perspective, and the research achievements can lay the theoretical basis and technical support for industrial application.

化工工业园区已经成为我国化工行业发展的主要载体,其资源在企业间的协同调配与高效利用对我国化工企业实现创新、绿色、共享发展具有重要意义。本项目针对目前化工工业园区普遍存在的单厂用能独立、能效低、缺乏有效热集成理论和方法等问题,开展由单厂内至厂际间、由换热器网络综合至全局热集成、由稳定周期至动态多周期的工业园区多层次全局热集成研究。首先,构建直接、间接以及混合式厂际热交互模式并提出网络设计策略,建立可实现热量在园区内匹配利用的换热器网络综合方法;其次,探究供能系统与用能系统间作用机制,提出新的耦合蒸汽系统与园区换热器网络的全局热集成超结构,建立可兼顾园区总体经济性与环境影响的多目标全局热集成方法;最后,研究并揭示不同周期间系统动态特性的关联机制,构建面向园区动态变化的多周期热集成耦合策略及优化模型,获得园区热集成长远规划及调控方案。本项目旨在探索园区节能减排的科学方法,为工业应用奠定理论基础。

项目摘要

本项目针对目前化工工业园区普遍存在的单厂用能独立、能效低、缺乏有效热集成理论和方法等问题,开展由单厂内至厂际间、由换热器网络综合至全局热集成、由稳定周期至动态多周期的工业园区多层次全局热集成研究。.项目原计划3部分内容,包括构建直接、间接以及混合式厂际热交互模式并提出网络设计策略,建立可实现热量在园区内匹配利用的换热器网络综合方法;探究供能系统与用能系统间作用机制,提出新的耦合蒸汽系统与园区换热器网络的全局热集成超结构,建立可兼顾园区总体经济性与环境影响的多目标全局热集成方法;研究并揭示不同周期间系统动态特性的关联机制,构建面向园区动态变化的多周期热集成耦合策略及优化模型,获得园区热集成长远规划及调控方案。以上内容均按期完成,并以此为基础,拓展研究了两部分内容:针对园区运行中不可避免的操作参数波动问题,开展了厂际柔性换热器网络综合研究,分别提出了局部柔性综合方法与全局综合方法,可有效提升系统抵御波动的能力;引入有机朗肯循环、吸收式制冷和电压缩制冷等余热回收技术,强化园区中低温余热的回收利用,建立集中式与分布式余热回收系统,分析适用工况。总体上,通过本项目的研究形成了一套系统的、具有自身特色的化工工业园区全局热集成的方法,使其可以有效地解决厂际间热交换、公用工程系统与换热器网络综合、换热器网络与余热利用系统综合、系统多周期/柔性综合等问题。明确园区中各厂间和不同周期间的热量交换过程的相互作用机制,获得考虑园区动态变化的热集成理论与方法,使园区规划更具前瞻性,符合工业园区的发展特点,为实际应用奠定基础。.在项目开展过程中,研究成果共发表 SCI 文章 17 篇,中文核心/EI期刊 5 篇。参加国内外学术会议16人次:培养毕业博士研究生2名,硕士研究生7名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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