📄 利用excel软件优化氢气使用成本.htm
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<TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=2 height=2></TD></TR> <TR> <TD width=233 height=20> <DIV align=center>项目</DIV></TD> <TD width=217> <DIV align=center>价格</DIV></TD></TR> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=2 height=1></TD></TR> <TR> <TD width=233 height=20> <DIV align=center>石脑油/元·t<SUP>-1</SUP></DIV></TD> <TD width=217 height=20> <DIV align=center>2 500</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=233 height=20> <DIV align=center>炼厂气/元·m<SUP>-3</SUP></DIV></TD> <TD width=217 height=20> <DIV align=center>0.86</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=233 height=20> <DIV align=center>甲烷氢/元·m<SUP>-3</SUP></DIV></TD> <TD width=217 height=20> <DIV align=center>1.94</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=233 height=20> <DIV align=center>天然气/元·m<SUP>-3</SUP></DIV></TD> <TD width=217 height=20> <DIV align=center>0.8</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=233 height=20> <DIV align=center>新区氢气/元·t<SUP>-1</SUP></DIV></TD> <TD width=217 height=20> <DIV align=center>5 739</DIV></TD></TR> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=2 height=2></TD></TR></TBODY></TABLE><P>2.1.3 确定约束条件<BR><BR> （1）制氢能力约束。两套制氢设计生产能力为80 000 m<SUP>3</SUP>/h，因此炼厂制氢总量不会超过设计生产能力。即：4 200X<SUB>1</SUB> ＋2X<SUB>2</SUB> ＋3.75X<SUB>3</SUB> ＋3.7X<SUB>4</SUB> ≤80 000，式中Xi的系数是相对应单位制氢原料的产氢量，数据来源是2003年对制氢装置标定时取得。考虑装置对运行负荷的限制，两套制氢负荷不能低于46 000 m3/h，即：4 200X<SUB>1</SUB>＋2X<SUB>2</SUB> ＋3.75X<SUB>3</SUB>＋3.7X<SUB>4</SUB>≥46 000。<BR> （2）制氢装置烃类气体压机能力约束。３台制氢烃类气体压机能力分别为 8 000、8 000和5 000 m<SUP>3</SUP>/h，即：X<SUB>2</SUB>＋X<SUB>3</SUB>＋X<SUB>4</SUB>≤21 000。<BR> （3）天然气进厂量约束。从实际运行情况看，天然气进厂量一般不超过10 500 m<SUP>3</SUP>/h，即：X<SUB>4</SUB>≤10 500。<BR> （4）新区供氢能力约束。以裂解炉投油量为213 t/h计，裂解氢外送一般不超过1.7 t/h；以电解电流118 kA计，氢气不超过0.7 t/h。由于电解氢生产出来后，氯碱厂没有处理措施，因此必须全部外送，即：0.7≤X<SUB>5</SUB>≤2.4。<BR> （5）甲烷氢供量约束。甲烷氢在装置原设计时做燃料内部平衡，而且由于只有芳烃车间加热炉能够使用炼厂气，假定全部以炼厂气替代甲烷氢，这些甲烷氢能够全部实现外送，则供应量为3 000 m<SUP>3</SUP>/h，即：X<SUB>3</SUB>≤3 000。<BR> （6）可用来制氢的炼厂气量约束。根据目前生产实际，可用来制氢的炼厂气是大裂化、大重整、重油加氢产生的烃类气体。由于这些烃类气体产量和质量不太稳定，从实际运行情况看，可用量一般不超过6 000 m<SUP>3</SUP>/h，即：X<SUB>2</SUB>≤6 000。<BR> （7）用氢量的约束。产氢量必须满足用氢装置生产需要，加氢装置氢气损耗为7%，所以，取制氢总量为氢气需要量的1.07倍，即：4 200X<SUB>1</SUB> ＋2X<SUB>2</SUB> ＋3.75X<SUB>3</SUB> ＋3.7X<SUB>4</SUB> ＋11 200X<SUB>2</SUB>＝1.07B，式中B为加氢装置氢气需要量。<BR> （8）各制氢原料的用量及新区氢气来量非负值，即：X<SUB>i</SUB>＞0，其中i＝1，2，3，4，5。<BR> 综上所述，可以得到齐鲁石化公司烃类气体制氢线性规划模型：<BR> 目标函数：C<SUB>min</SUB>＝2 500X<SUB>1</SUB>＋0.86X<SUB>2</SUB>＋1.94X<SUB>3</SUB>＋0.8X<SUB>4</SUB>＋5 739X<SUB>5</SUB>＋A<BR> 限制条件：4 200X<SUB>1</SUB> ＋2X<SUB>2</SUB>＋3.75X<SUB>3</SUB>＋3.7X<SUB>4</SUB>≤80 000、<BR> 4 200X<SUB>1</SUB> ＋2X<SUB>2</SUB> ＋3.75X<SUB>3</SUB> ＋3.7X<SUB>4</SUB>≥46 000<BR> X<SUB>2</SUB>＋X<SUB>3</SUB>＋X<SUB>4</SUB>≤21 000<BR> X<SUB>2</SUB>≤6 000<BR> X<SUB>3</SUB>≤3 000<BR> X<SUB>4</SUB>≤10 500<BR> 0.7≤X<SUB>5</SUB>≤2.4<BR> 4 200X<SUB>1</SUB> ＋2X<SUB>2</SUB>＋3.75X<SUB>3</SUB> ＋3.7X<SUB>4</SUB>＋11 200X<SUB>5</SUB> ＝1.07B<BR> X<SUB>i</SUB>＞0，其中i＝1,2,3,4,5<BR><BR><B>2.2 数据的输入</B><BR><BR> (1)打开Excel系统，以用氢量84 000 m<SUP>3</SUP>/h为例建立规划求解工作表，见表3。</P><P align=center><B>表3 规划求解工作表</B><BR></P><DIV align=center><P><IMG height=302 src="利用Excel软件优化氢气使用成本.files/gl-1-1.gif" width=576> </P><P align=left><BR> 在表3有关单元格内输入如下公式：C3＝D3×D2＋E3×E2＋F3×F2＋G3×G2，C4＝D4×D2＋E4×E2＋F4×F2＋G4×G2＋H4×H2，C5＝E5×E2＋F5×F2＋G5×G2，C6＝E6×E2，C7＝F7×F2，C8＝G8×G2，C9＝H9×H2，C10＝H10×H2，C11＝D11×D2＋E11×E2＋F11×F2＋G11×G2，C12＝B4×B12，D13＝D2×D1，E13＝E2×E1，F13＝F2×F1，G13＝G2×G1，B14＝SUM (D13:G13)，D14＝C3/H4，F14＝B2＋B14/D14，B15＝SUM (D13:H13)，D15＝D14＋H2，F15＝(F14×D14＋H1×H2)/D15。<BR> (2)选取[工具]→[规划求解]，出现如下对话窗：<BR> 在"设置目标单元格"窗口，输入"F15"，选定"最小值"选项。在"可变单元格"窗口，输入"D2:H2"，选取"添加"，出现"添加约束"窗口，依次输入：C3≤B3，C4＝C12，C5:C9≤B5:B9，C10:C11≥B10:B11，D5:H5≥0，单击"确定"，完成约束输入。<BR> (3)在"规划求解参数"窗口，选择"求解"。<BR> (4)在"规划求解结果"对话框中选定"保存规划求解结果"，单击"确定",于是便有了表4所示结果。</P><P align=center><B>表4 规划求解结果</B></P><P align=center><IMG height=299 src="利用Excel软件优化氢气使用成本.files/gl-1-2.gif" width=592></P><P align=center>对输出结果进行必要的整理、安排，以显示出需要的数据，将输出结果整理成如表5所示。</P><P align=center><B>表5 规划求解结果输出表</B></P><TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width=650 border=0> <TBODY> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=9 height=2></TD></TR> <TR> <TD width=123 height=20> <DIV align=center>条件</DIV></TD> <TD width=62> <DIV align=center>用氢量</DIV></TD> <TD width=73> <DIV align=center>制氢用油</DIV></TD> <TD width=63> <DIV align=center>炼厂气</DIV></TD> <TD width=69> <DIV align=center>甲烷氢</DIV></TD> <TD width=61> <DIV align=center>天然气</DIV></TD> <TD width=71> <DIV align=center>互供氢量</DIV></TD> <TD width=62> <DIV align=center>制氢成本</DIV></TD> <TD width=66> <DIV align=center>用氢成本</DIV></TD></TR> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=9 height=1></TD></TR> <TR> <TD width=123 height=20>压机能力（B5）</TD> <TD width=62 height=20> <DIV align=center>D15 </DIV></TD> <TD width=73 height=20> <DIV align=center>D2</DIV></TD> <TD width=63 height=20> <DIV align=center>E2</DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>F2</DIV></TD> <TD width=61 height=20> <DIV align=center>G2</DIV></TD> <TD width=71 height=20> <DIV align=center>H2 </DIV></TD> <TD width=62 height=20> <DIV align=center>F14 </DIV></TD> <TD width=66 height=20> <DIV align=center>F15</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=123 height=20>炼厂气制氢量（E3）</TD> <TD width=62 height=20> </TD> <TD width=73 height=20> </TD> <TD width=63 height=20> </TD> <TD width=69 height=20> </TD> <TD width=61 height=20> </TD> <TD width=71 height=20> </TD> <TD width=62 height=20> </TD> <TD width=66 height=20> </TD></TR> <TR> <TD width=123 height=20>天然气价格（G1）</TD> <TD width=62 height=20> </TD> <TD width=73 height=20> </TD> <TD width=63 height=20> </TD> <TD width=69 height=20> </TD> <TD width=61 height=20> </TD> <TD width=71 height=20> </TD> <TD width=62 height=20> </TD> <TD width=66 height=20> </TD></TR> <TR> <TD width=123 height=20>天然气进厂量（B8）</TD> <TD width=62 height=20> </TD> <TD width=73 height=20> </TD> <TD width=63 height=20> </TD> <TD width=69 height=20> </TD> <TD width=61 height=20> </TD> <TD width=71 height=20> </TD> <TD width=62 height=20> </TD> <TD width=66 height=20> </TD></TR> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=9 height=2></TD></TR></TBODY></TABLE><P align=left><B>2.3 模型输出结果分析 </B><BR><BR> 通过模型进行简单计算，可以为制氢原料的优化配置提供决策依据。表6列出了不同原料气压机能力、天然气价格、炼厂气制氢量、天然气来量等情况，用所建模型进行计算，进而分析在公司不同氢气使用量的情况下，制氢装置原料配置情况。</P><P align=center><B>表6 不同生产条件下的模型输出结果对比</B></P><TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width=760 align=center border=0> <TBODY> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=9 height=2></TD></TR> <TR> <TD width=166 height=20> <DIV align=center>条 件 </DIV></TD> <TD width=78 height=20> <DIV align=center>用氢量/m<SUP>3</SUP>·h<SUP>-1</SUP></DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>制氢用油/t </DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>炼厂气/m<SUP>3</SUP></DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>甲烷氢/m<SUP>3</SUP> </DIV></TD> <TD width=66 height=20> <DIV align=center>天然气/m<SUP>3</SUP> </DIV></TD> <TD width=74 height=20> <DIV align=center>互供氢量/t </DIV></TD> <TD width=87 height=20> <DIV align=center>制氢成本/元·t<SUP>-1</SUP></DIV></TD> <TD width=86 height=20> <DIV align=center>用氢成本/元·t<SUP>-1</SUP></DIV></TD></TR> <TR> <TD bgColor=#000000 colSpan=9 height=1></TD></TR> <TR> <TD width=166 height=20 rowSpan=5>压机能力16 000 m<SUP>3</SUP>/h <BR>炼厂气制氢量2.0 m<SUP>3</SUP>/m<SUP>3</SUP> <BR>天然气价格0.8元/m<SUP>3</SUP> <BR>天然气进厂量10 500 m<SUP>3</SUP>/h</TD> <TD width=78 height=20> <DIV align=center>88 000</DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>4.15</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>5 500</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>0</DIV></TD> <TD width=66 height=20> <DIV align=center>16 000</DIV></TD> <TD width=74 height=20> <DIV align=center>2.4</DIV></TD> <TD width=87 height=20> <DIV align=center>6 110.84</DIV></TD> <TD width=86 height=20> <DIV align=center>6 004.69</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=78 height=20> <DIV align=center>80 000</DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>2.11</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>5 500</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>0</DIV></TD> <TD width=66 height=20> <DIV align=center>16 000</DIV></TD> <TD width=74 height=20> <DIV align=center>2.4</DIV></TD> <TD width=87 height=20> <DIV align=center>5 709.40</DIV></TD> <TD width=86 height=20> <DIV align=center>5 718.69</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=78 height=20> <DIV align=center>72 000</DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>0.07</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>5 500</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>0</DIV></TD> <TD width=66 height=20> <DIV align=center>16 000</DIV></TD> <TD width=74 height=20> <DIV align=center>2.4</DIV></TD> <TD width=87 height=20> <DIV align=center>5 170.94</DIV></TD> <TD width=86 height=20> <DIV align=center>5 369.14</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=78 height=20> <DIV align=center>64 000</DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>0</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>5 500</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>0</DIV></TD> <TD width=66 height=20> <DIV align=center>16 000</DIV></TD> <TD width=74 height=20> <DIV align=center>1.66</DIV></TD> <TD width=87 height=20> <DIV align=center>5 147.97</DIV></TD> <TD width=86 height=20> <DIV align=center>5 308.76</DIV></TD></TR> <TR> <TD width=78 height=20> <DIV align=center>54 000</DIV></TD> <TD width=69 height=20> <DIV align=center>0</DIV></TD> <TD width=67 height=20> <DIV align=center>5 500</DIV></TD> <TD width=67 height=20>⌨️ 快捷键说明
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