考慮流股混合的能量集成水網(wǎng)絡(luò)合成方法研究.pdf

1、隨著水資源及能源的日益短缺，以提高水資源及能源利用率為目標(biāo)的能量集成水網(wǎng)絡(luò)綜合問題已成為過程系統(tǒng)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是，用水網(wǎng)絡(luò)與換熱網(wǎng)絡(luò)的相互耦合和非等溫混合的存在使能量集成水網(wǎng)絡(luò)綜合問題變得異常復(fù)雜。為了降低能量集成水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)難度，本文通過分析過程流股在非等溫混合過程中的能量轉(zhuǎn)移，提出一種有效控制參加熱集成流股數(shù)目的新策略并建立了一種考慮非等溫混合的能量集成水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)模型。為此熱集成時(shí)，只需考慮新鮮水流股、混合流股和廢水流股。

2、此時(shí)，參加換熱網(wǎng)絡(luò)合成的流股數(shù)目不會(huì)超過3N（N為用水單元數(shù)目），能量集成水網(wǎng)絡(luò)的模型規(guī)模能夠得到很好的控制。確定用水網(wǎng)絡(luò)公用工程目標(biāo)時(shí)，本文采用用水單元操作溫度、新鮮水源溫度、廢水排放溫度及最小換熱溫差ΔTmin劃分線性規(guī)劃（LP）轉(zhuǎn)運(yùn)模型的溫度區(qū)間以更好的捕獲新鮮水流股、混合流股和廢水流股與各溫度區(qū)間的相對(duì)位置關(guān)系。通過定義表征流股相對(duì)位置的邏輯變量，本文基于LP轉(zhuǎn)運(yùn)模型把能量集成水網(wǎng)絡(luò)綜合問題表示為廣義析取規(guī)劃（GDP）問題，然后

3、利用0-1變量和借助大M法，把GDP問題轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)非線性規(guī)劃（MINLP）問題。MINLP問題可以通過數(shù)學(xué)規(guī)劃軟件 GAMS描述和求解。獲得新鮮水用量及公用工程目標(biāo)同時(shí)最優(yōu)并且非等溫混合傳熱最大化的用水網(wǎng)絡(luò)后，采用夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)滿足最優(yōu)公用工程目標(biāo)的換熱網(wǎng)絡(luò)。
　　最后，采用3個(gè)算例驗(yàn)證本文提出的能量集成水網(wǎng)絡(luò)模型的可行性和有效性。3個(gè)算例的研究結(jié)果表明：本文的方法可以同時(shí)優(yōu)化用水網(wǎng)絡(luò)的新鮮水用量及公用工程目標(biāo)，獲得的用水網(wǎng)絡(luò)可實(shí)