Пинч-анализ

Это статья о методологии анализа химических процессов. О компьютерном вирусе см. статью Пинч

Пинч-анализ (англ. pinch — сжатие, сужение) представляет собой методологию для минимизации потребления энергии химических процессов путём расчёта термодинамически осуществимой целевой энергии (или минимума потребления энергии) и её достижение путём оптимизации тепла рекуперации системы, методов подвода энергии и условий эксплуатации. Пинч-анализ также известен как процесс интеграции, тепловая интеграция, энергетическая интеграция или пинч-технология.

Исходные данные для процесса представляются в виде набора энергетических потоков или зависимостей тепловой нагрузки (кВт) от температуры (°С). Эти данные объединяются для всех потоков на предприятии, чтобы дать композитные кривые, одну для всех горячих потоков (отдающих тепло) и одну для всех холодных потоков (требующих тепло). Точка наибольшего сближения горячей и холодной композитных кривых — это пинч-температура (пинч-точка или просто пинч), и является точкой с наибольшими ограничениями. Таким образом, найдя эту точку и начав проектирование с неё, можно достичь целевой энергии с помощью теплообменников путём передачи теплоты между горячими и холодными потоками. На практике в ходе пинч-анализа довольно часто находятся потоки с температурой выше пинч-точки и ниже её, которые обмениваются энергией друг с другом. Удаление этих обменов взаимным выравниванием позволяет достичь целевой энергии.

История

Метод впервые был разработан в конце 1978 года в английской компании Imperial Chemical Industries (ICI) аспирантом Бодо Линнхоффом под руководством профессора Джона Флауэра из Университета Лидса.^[1] Позже Линнхоффа пригласили на работу в Манчестерский университет, а затем он создал свою консультационную фирму под названием Linnhoff March International, которая позже была куплена фирмой KBC Energy Services.

С тех пор было разработано множество уточнений методики для использования во многих отраслях промышленности, а также моделирование ситуаций и прогон данных без обработки. Разработаны программы как для подробного, точного расчёта, так и для упрощенного (через табличные процессоры) расчёта целевой энергии. Чаще всего для анализа используется бесплатная, свободно распространяемая программа PinchLeni.^[2]

В последние годы методика пинч-анализа вышла за рамки энергетических приложений. Сейчас она применяется также для анализа следующих систем:

• Сети массового обмена.^[3]
• Пинч-анализ потребления воды.^[4][5][6]
• Водородный пинч-анализ.^[7][8]

Примечания

1. ↑ M. Ebrahim «Pinch technology: an efficient tool for chemical-plant energy and capital-cost saving». Applied Energy 65, 2000, 45-40 (англ.)
2. ↑ Freeware developed by Laboratoire d’Energétique Industrielle de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland (англ.)
3. ↑ M. M. El-Halwagi, V. Manousiouthakis, «Synthesis of Mass Exchange Networks», AIChE J., 35(8), 1989, 1233—1244. (англ.)
4. ↑ Y. P. Wang, R. Smith Wastewater Minimisation. Chemical Engineering Science. 49, 1994, 981—1006 (англ.)
5. ↑ Hallale, N. A New Graphical Targeting Method for Water Minimisation. Advances in Environmental Research. 6(3), 2002, 377—390 (англ.)
6. ↑ R. Prakash, U.V. Shenoy, Targeting and Design of Water Networks for Fixed Flowrate and Fixed Contaminant Load Operations. Chemical Engineering Science. 60(1), 2005, 255—268. (англ.)
7. ↑ N.Hallale, I.Moore, D. Vauk, «Hydrogen optimization at minimal investment», Petroleum Technology Quarterly (PTQ), Spring, 2003 (англ.)
8. ↑ V. Agrawal, U. V. Shenoy, «Unified Conceptual Approach to Targeting and Design of Water and Hydrogen Networks», AIChE J., 52(3), 2006, 1071—1082. (англ.)

Ссылки

• Передовые технологии энергоаудита. Метод Пинч-анализа.
• Стоимостная оптимизация тепловых систем
• Kemp, I.C. (2006). Pinch Analysis and Process Integration: A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy, 2nd edition. Includes spreadsheet software. Butterworth-Heinemann. ISBN 0750682604. (1st edition: Linnhoff et al., 1982). (англ.)
• Shenoy, U.V. (1995). «Heat Exchanger Network Synthesis: Process Optimization by Energy and Resource Analysis». Includes two computer disks. Gulf Publishing Company, Houston, TX, USA. ISBN 0884153916. (англ.)