流程工业能源和工艺优化

本书系统介绍了过程工业中能源优化的基本概念、理论和实践方法，涵盖了从设备评估到系统优化的多个层面。主要内容包括能源强度的定义与基准测试、关键指标的设定与监控、设备（如加热炉、换热器）的性能评估与改进、过程热回收与集成、蒸馏系统的优化、蒸汽与动力系统的建模与优化等。书中还详细讨论了如何通过技术改造和能源管理系统实现持续的能源效率提升。
本书适合过程工业中的管理者、工程师和操作人员，尤其是那些希望提高能源效率、降低运营成本的专业人士参考阅读。

第一部分基本概念和原理
1概述 1
1.1简介 1
1.2受众读者 2
1.3提高能源效率的五种方法 2
1.4持续提升的四个关键 3
1.5促进提升的思路 4
2能量强度理论 5
2.1简介 5
2.2流程能量强度的定义 5
2.3燃料当量的概念 6
2.4全站点的能量强度 7
2.5结语 8
参考文献 9
3基准能量强度 10
3.1简介 10
3.2数据提炼 10
3.3将所有能源使用量转换为燃料当量 12
3.4能量平衡 13
3.5蒸汽和功率的燃料当量 15
3.6能源性能指数（EPI）法 19
3.7结语 21
参考文献 22
4关键指标和目标 23
4.1简介 23
4.2关键指标代表运营优化机会 23
4.3定义关键指标 25
4.4为关键指标设定目标 29
4.5关键指标的经济评价 32
4.6应用1：在“能源仪表板”中实现关键指标 34
4.7应用2：实现控制器的关键指标 36
4.8这是值得努力的 37
参考文献 38
第二部分能量系统评估方法
5加热炉评估 39
5.1引言 39
5.2高可靠性加热炉设计 40
5.3高可靠性加热炉运行 44
5.4高效加热炉操作 47
5.5加热炉检修 51
参考文献 52
6换热器性能评估 53
6.1引言 53
6.2基础概念和计算 53
6.3理解性能标准——U值 57
6.4了解压降 61
6.5换热器额定值评估 62
6.6改善换热器性能 70
参考文献 74
7换热器结垢评估 75
7.1引言 75
7.2结垢机理 75
7.3减少结垢 76
7.4原油预热系统减少结垢 78
7.5污垢阻力计算 79
7.6基于成本的清洗循环优化模型 80
7.7清洗循环优化的修正模型 83
7.8一种实用的清洗循环优化方法 85
7.9小结——一个减少结垢的实际例子 87
参考文献 91
8能量损失评估 92
8.1引言 92
8.2能量损失审计 92
8.3能量损失审计结果 97
8.4能量损失评估 98
8.5头脑风暴 99
8.6能量审计报告 100
参考文献 101
9过程热回收目标评估 102
9.1引言 102
9.2数据输出 102
9.3复合曲线 103
9.4基本概念 104
9.5能量目标 105
9.6规范标准 105
9.7成本目标：确定最佳ΔTmin 106
9.8案例研究 109
9.9避免次优解决方案 111
9.10综合成本目标和过程设计 112
9.11应用系统设计方法的挑战 113
参考文献 114
10工艺热回收改进评定 115
10.1引言 115
10.2网络夹点——现有热回收系统的瓶颈 115
10.3改造的识别 117
10.4自动化网络夹点改造方法 119
10.5应用网络夹点改造方法的案例研究 120
参考文献 128
11过程整合机会评估 129
11.1引言 129
11.2过程集成的定义 129
11.3加减（+-）原理 130
11.4大复合曲线 131
11.5工艺变更的有效配置原则 132
11.6流程变更示例 135
参考文献 147
第三部分流程系统测算和优化
12蒸馏操作窗口 148
12.1简介 148
12.2蒸馏 148
12.3蒸馏效率 149
12.4可行操作窗口的定义 150
12.5理解操作窗口 151
12.6典型容量限制 163
12.7设计参数的影响 164
12.8设计核查表 165
12.9开发操作窗口的示例计算 167
12.10结论 177
参考文献 179
13蒸馏系统评估 181
13.1简介 181
13.2定义基本情况 181
13.3缺失和不完整数据的计算 183
13.4建立过程模拟 185
13.5热量和物料平衡评估 185
13.6塔效率评估 188
13.7运行概况评估 190
13.8塔评估 192
13.9塔热积分评估 193
13.10重新使用现有塔板的指导原则 194
参考文献 195
14蒸馏系统优化 196
14.1简介 196
14.2蒸馏塔优化基础 196
14.3蒸馏系统的能量优化 200
14.4总体工艺优化 203
14.5结论 208
参考文献 208
第四部分公用工程系统评估与优化
15蒸汽动力系统建模 209
15.1引言 209
15.2锅炉 209
15.3除氧器 211
15.4蒸汽轮机 211
15.5燃气轮机 214
15.6放空阀 215
15.7蒸汽减温器 216
15.8蒸汽闪蒸罐 217
15.9疏水阀 217
15.10蒸汽分配损失 218
参考文献 218
16建立蒸汽平衡 219
16.1引言 219
16.2蒸汽平衡生成指南 219
16.3产生蒸汽平衡的工作示例 220
16.4产生蒸汽平衡的示例 228
16.5验证蒸汽平衡 232
16.6结语 234
参考文献 235
17确定蒸汽真实价格 236
17.1引言 236
17.2锅炉产生蒸汽的成本 236
17.3基于焓值的蒸汽定价 239
17.4基于做功的蒸汽定价 240
17.5基于燃料当量的蒸汽定价 240
17.6基于成本的蒸汽定价 242
17.7不同蒸汽定价方法的比较 243
17.8边际蒸汽定价 244
17.9冷凝水回收对蒸汽成本的影响 248
17.10结语 248
参考文献 249
18蒸汽系统性能基准 250
18.1引言 250
18.2基准蒸汽成本：将发电成本降至最低 251
18.3基准蒸汽和冷凝水损失 252
18.4基准工艺蒸汽使用量和能源成本分配 255
18.5蒸汽系统运行基准 257
18.6蒸汽系统效率基准 258
参考文献 261
19蒸汽和动力优化 262
19.1引言 262
19.2优化蒸汽集管压力 262
19.3优化蒸汽设备负荷 262
19.4优化现场发电与电力进口 264
19.5最大限度地减少蒸汽排放和排气 269
19.6优化蒸汽系统配置 269
19.7开发蒸汽系统优化模型 272
参考文献 276
第五部分改造项目的评估和实施
20确定外设施区环境的真实收益 277
20.1简介 277
20.2正在评估的能源改进方案 277
20.3一种评估能源改进方案的方法 278
20.4可行性评估和实施决策 287
21从工艺变化中确定真实效益 288
21.1简介 288
21.2收集整个运营周期的在线数据 288
21.3正态分布与蒙特卡罗模拟 289
21.4正态分布基本统计汇总 293
参考文献 295
22改造可行性评估 296
22.1简介 296
22.2可行性评估的范围和阶段 296
22.3可行性评估方法 297
22.4初始项目基础和数据的重要性 299
22.5正确把握项目经济性 300
22.6OSBL成本的重要性 303
22.7超出设计裕度的优化空间 303
22.8确定并放宽工厂限制 304
22.9工艺条件、产量和设备之间的相互作用 305
22.10虚假的余量误导 306
22.11长期准备燃气 306
22.12两个用于转移瓶颈的改造案例 307
22.13结语 309
参考文献 310
23创建具有可衡量结果的优化理念 311
23.1简介 311
23.2全站点能源优化策略 311
23.3现场能源优化策略的案例研究 315
23.4建立能源管理体系 318
23.5能源运行管理 320
23.6能源项目管理 322
23.7从研发思路到实施的整体工作流程 323
参考文献 324