Производственно-коммерческое предприятие «Технопромимпэкс» Харьков Тел./факс +380 57 7176051

Бюро оптимальных решений

Оптимальное проектирование и реконструкция тепловых схем предприятий (пинч-анализ и проектирование)

Проектирование тепловых систем (ТС), обеспечивающих минимальное потребление энергии от внешних энергоносителей при подводе ее к потребителю, является одной из наиболее сложных технических проблем, с которой приходится сталкиваться как при первоначальном проектировании, так и при реконструкции теплосистем промышленных установок.

Проектирование тепломассообменных сетей и процессов на промыш­ленных предприятиях основывается на тепловом и материальном балансе для специфического оборудования, такого, как химические реакторы и сепараторы в химических производствах, или варочные и заторные котлы в пивоварении, или доменные печи в металлургии. Задачей такого проектирования, например для теплосетей, является организация теплообмена горячих (которые необходимо охладить) и холодных (которые необходимо нагреть) потоков между собой, а также с внешними энергоносителями с целью минимизации годовых затрат, кроме того выбранный проект должен быть безопасным, управляемым и удовлетворять экологическим требованиям.

Сравнение различных методов синтеза ТС показало, что наиболее полно удовлетворяет указанным требованиям метод пинч-анализа, предложенный и развитый проф. Б. Линнхоффом с сотрудниками из Университета Манчестерского Института Науки и Технологии (UMIST), ныне Манчестерский университет. Пинч – метод основан на термодинамическом анализе системы технологических потоков, а для экономической оптимизации использует немонотонную зависимость общей годовой стоимости эксплуатации проекта от наименьшего температурного напора на теплообменном оборудовании.

Данный метод проектирования полностью основан на термодинамических законах и позволяет:

Установить необходимые значения внешних горячих и холодных энергоносителей для проведения процесса перед проектированием.

Оценить неоходимую величину общей теплопередающей поверхности перед проектированием.

Проектировать рабочие сети с минимальным потребле­нием энергии раздельно выше и ниже пинча.

Контролировать проект на каждом шаге развития.

Кроме того, пинч-технология позволяет минимизировать теплообменную поверхность, минимизировать количество теплообменных единиц, оптимизировать перепад давления в сети и размещение силовых установок, минимизировать количество сточных вод и эмиссию углекислого газа.

При модернизации существующих производств методы пинч-технологии позволяют максимально использовать уже установленное оборудование, но в новых рабочих сетях, что снижает инвестиции в реконструкцию.

Более того, методами Пинч-анализа можно определить стоимостной компромисс между всеми названными целями и капитальными вложениями при заданном времени окупаемости, которому и должен удовлетворять окончательный проект.

Анализ применения пинч-технологии в различных отраслях промышленности

Отрасль Экономия Окупаемость проекта
Нефтехимия 50% от потребляемого топлива 6-18 месяцев
Неорг. химия 30% общей энергии 9-16 месяцев
Химия 60% общей энергии ~ 12 месяцев
Фармакология 30-40% общей энергии 1-2 года
Полимерная 30% + увеличение производительности до 2 лет
Красители 25% общей энергии ~ 15 месяцев
Металлургия 40% + увеличение мощности 2 года
Пищевая 50% общей энергии 6-12 месяцев