GA-SA同步綜合優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)與蒸汽動力系統(tǒng).pdf

1、隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人類對于能源的需求量越來越大，能源問題成為當(dāng)前世界關(guān)注的重要議題。在過程工業(yè)企業(yè)向大型化、連續(xù)化和集中化發(fā)展的今天，以單元操作概念為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計過程已不能滿足當(dāng)前的節(jié)能降耗要求，因此系統(tǒng)節(jié)能成為目前的主要研究方向。典型的過程系統(tǒng)劃分為工藝子系統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡(luò)（HEN）子系統(tǒng)和公用工程子系統(tǒng)，近年來大多數(shù)的研究集中在單一子系統(tǒng)的綜合，對于多個子系統(tǒng)同步綜合研究還較少，且在實際應(yīng)用方面的能力仍有不足，相關(guān)研究還需進一

2、步完善。本論文進行了如下研究:
　　(1)在Bruno等人提出的蒸汽動力系統(tǒng)(SPS)模型基礎(chǔ)上考慮設(shè)備大小和操作條件影響的設(shè)備性能模型，建立更合理的蒸汽動力系統(tǒng)綜合優(yōu)化MINLP模型，并提出基于擬并行遺傳模擬退火算法(GA/SA)的蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法。通過對一實例進行研究，結(jié)果表明基于GA/SA的蒸汽動力系統(tǒng)設(shè)計方法能夠獲得費用更低的設(shè)計方案。
　　(2)在尹洪超等人提出的換熱網(wǎng)絡(luò)（HEN）非等溫混合分級超結(jié)構(gòu)模型基

3、礎(chǔ)上，根據(jù)蒸汽等級的溫位情況，建立了具有多種蒸汽需求的HEN超結(jié)構(gòu)模型。聯(lián)立第2章的蒸汽動力系統(tǒng)超結(jié)構(gòu)模型，建立HEN與SPS的同步綜合混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)數(shù)學(xué)模型。同步綜合模型通過蒸汽的產(chǎn)生和需求關(guān)系式建立了兩個子系統(tǒng)的準(zhǔn)確聯(lián)系，且在目標(biāo)函數(shù)中直接由燃料價格計算系統(tǒng)操作費用，與分步綜合模型相比，避免考慮復(fù)雜的蒸汽價格模型，能夠?qū)崿F(xiàn)全局系統(tǒng)的集成優(yōu)化。
　　(3)提出GA/SA進行了復(fù)雜MINLP問題的求解。將復(fù)雜問題

4、解由個體代替，通過對個體的搜索過程即問題優(yōu)化求解的過程，實現(xiàn)了GA/SA進行全局系統(tǒng)的優(yōu)化。在C語言平臺上進行編程處理，研究并實現(xiàn)了初始解的產(chǎn)生、算子的設(shè)計、約束條件的處理。結(jié)合一實例對本論文提出的綜合優(yōu)化方法進行驗證，結(jié)果表明同步綜合模型和采用的GA/SA能夠獲得費用更低的方案。
　　(4)將基于GA/SA的HEN與SPS同時優(yōu)化設(shè)計方法運用于多組分分離工藝流程的用能系統(tǒng)設(shè)計。相比于文獻結(jié)果，所優(yōu)化的方案能為企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟效