GA-SA同步綜合優(yōu)化換熱網絡與蒸汽動力系統.pdf

1、隨著經濟和科技的發(fā)展，人類對于能源的需求量越來越大，能源問題成為當前世界關注的重要議題。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的傳統工業(yè)設計過程已不能滿足當前的節(jié)能降耗要求，因此系統節(jié)能成為目前的主要研究方向。典型的過程系統劃分為工藝子系統、換熱網絡（HEN）子系統和公用工程子系統，近年來大多數的研究集中在單一子系統的綜合，對于多個子系統同步綜合研究還較少，且在實際應用方面的能力仍有不足，相關研究還需進一

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(SPS)模型基礎上考慮設備大小和操作條件影響的設備性能模型，建立更合理的蒸汽動力系統綜合優(yōu)化MINLP模型，并提出基于擬并行遺傳模擬退火算法(GA/SA)的蒸汽動力系統優(yōu)化設計方法。通過對一實例進行研究，結果表明基于GA/SA的蒸汽動力系統設計方法能夠獲得費用更低的設計方案。
　　(2)在尹洪超等人提出的換熱網絡（HEN）非等溫混合分級超結構模型基

3、礎上，根據蒸汽等級的溫位情況，建立了具有多種蒸汽需求的HEN超結構模型。聯立第2章的蒸汽動力系統超結構模型，建立HEN與SPS的同步綜合混合整數非線性規(guī)劃(MINLP)數學模型。同步綜合模型通過蒸汽的產生和需求關系式建立了兩個子系統的準確聯系，且在目標函數中直接由燃料價格計算系統操作費用，與分步綜合模型相比，避免考慮復雜的蒸汽價格模型，能夠實現全局系統的集成優(yōu)化。
　　(3)提出GA/SA進行了復雜MINLP問題的求解。將復雜問題

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，實現了GA/SA進行全局系統的優(yōu)化。在C語言平臺上進行編程處理，研究并實現了初始解的產生、算子的設計、約束條件的處理。結合一實例對本論文提出的綜合優(yōu)化方法進行驗證，結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)化設計方法運用于多組分分離工藝流程的用能系統設計。相比于文獻結果，所優(yōu)化的方案能為企業(yè)帶來較高的經濟效