用能与用水同时最小化过程综合方法研究

水网络是一种特殊的质量交换网络，但在水网络设计中同时考虑能量集成的研究很少，且大多限于单杂质系统。因此将水网络中用能与用水同时最小化的多目标优化通过问题分解转化为单目标优化，将多杂质问题转化为单一关键杂质用水操作的最小新鲜水流量问题，通过水夹点分析方法，得到优化的水网络；考虑用水单元操作温度，对水网络进行能量集成，最终得到用水和用能同时集成的优化的水网络。用文献中的例子进行了计算，所得最小用水量和能量消耗量与文献中的结果相同。该法也可以用于多杂质系统。     

运用夹点设计法对一实际换热网络的改造

随着能源价格的不断提升,化工企业的节能降耗成为紧迫必行的任务。通过在对一实际过程的换热网络结构分析的基础上提取热、冷工艺物流,在给定的最小传热温差(20℃)限制下运用夹点设计法合成具有最大热回收的新换热网络;采用断开热负荷回路、取消热负荷较小的换热器达到减少换热器个数、简化网络的目的;由于热负荷转移造成了某些换热器传热温差违反最小传热温差限制、甚至出现传热温差为负值(违反热力学第二定律)的情况,采用能量松弛法恢复这些换热器的传热温差至给定的最小传热温差。经过调优后换热器网络总换热设备个数与原实际网络的相同,但与原实际网络相比,热、冷公用工程均节省1 220 k W。     

融合水夹点分析的具有中间水道用水网络设计

为了快速有效地进行具有中间水道的用水网络设计,提出了基于水夹点分析的用水网络设计方法。水夹点分析基于对用水过程中使用新鲜水或回用水的指导,获得初始中间水道浓度估计值并给出中间水道中水分配的基本规则。首先根据水夹点浓度确定中间水道杂质浓度,并对用水单元进行分组,安排用水单元在用水网络中的位置,然后优化中间水道水流量,确定最优用水网络结构。水夹点分析提供具有中间水道初始用水网络结构,降低数学优化求解的规模和难度,所提夹点设计方法简捷易行。2个实例的计算结果表明,所提出的方法比简单的夹点分析和节水因子方法可分别节水2.56%和7.58%。     

余热动力利用中多点排放余热源换热网络的优化

根据所设计的余热源换热器网络的物理模型,以(火用)损失最小为目标函数,导出了换热网络的优化数学模型。采用序贯无约束极小化(SUMT)方法,获得了优化数值解和工程解。实例表明,与未优化的实际方案相比,优化换热网络的热效率、(火用)效率分别提高33.3%和21.7%。当采用双级热水扩容法回收动力时,优化换热网络的动力回收系统的(火用)效率提高10.9%。     

群智优化算法同步综合换热网络

提出了一种同步综合换热网络的群智优化方法。采用超结构建立换热网络模型,以不同的换热网络结构为演化个体,个体的各维分别表示各换热器的换热量,以最小总费用为优化目标,同步考虑投资和运行费用,采用遗传算法优化网络结构、粒子群算法优化换热量。避免了传统方法的复杂计算,解决了各换热器的换热量受到换热条件约束并相互制约等设计的难题,提高了设计的速度和设计的智能性。仿真研究验证了方法的有效性。     

微机合成工业规模换热网络的新方法

分析了采用双最小换热温差合成换热网络的原理。基于允许能量穿越伪Pinch点进行冷热流股匹配而不会招致外供能量的增加,把网络作为一个整体进行合成,从而可减少换热单元个数和避免不必要的分流。本文提出了一种设计成本最低换热网络的计算机自动合成方法,能对工业规模的换热网络进行自动合成。实例研究表明,用新方法合成的网络,结构简洁,且其年总花费比用Pinch法得到的结果更接近预估目标值。     

夹点理论及其在炼厂换热网络优化中的应用

为了探讨进一步降低炼厂能耗的可能性,用夹点技术对抚顺石油二厂蒸馏装置的换热网络进行了分析.根据经验确定换热网络的最小夹点温差为20℃.由于物流较多时温-焓图确定夹点位置过程繁琐,采用问题表法确定了原换热网络的夹点位置在135℃处.分析发现原换热网络中有2台冷却器处于夹点之上,存在2条换热回路及冷流不满足热容流率准则.通过拆除冷却器、分流及打断回路的改进措施来满足夹点技术设计准则及实际要求.结果表明:改造后的换热流程每年可节约664.5t标准油,所增加的分流管线费用半年即可收回.     

山东省城市化对水资源需求预测研究

1995年山东省进入城市化加速发展阶段以后,其城市化水平以每年1.0%～1.5%的速度增长,城市化的高速推进使城市用水危机问题进一步加剧。文章首先采用联合国法和线性分析法对山东省城市化水平和城市人口数量进行预测;在此基础上,按照城市用水性质分类,采用情景分析法分别对城市生活、工业和生态用水量做出分析预测;最后针对山东省城市用水的预测结果,提出保障山东省城市水资源可持续利用的一些建议。     

最小网络问题及其多项式时间算法

针对债务清理问题和某些物流问题的实际应用背景,提出一类网络最优化模型——最小网络问题。讨论了最小网络的相关性质,获得了最小网络的若干充分必要条件。证明了任一网络可通过两种基本运算化为最小网络,由此得出了将任一网络化为最小网络的方法。给出了求给定网络的最小网络的一个多项式时间算法。     

换热网络综合中最小换热单元数的神经网络模型

文中提出一种新的换热网络最小换热单元的求解方法－神经网络方法，采用中文提出的优化模型议程及优化策略，能够快速准确地求得最小换热单元数，求解时自动化程度高。尤其适用于物流数较多的换热过程并通过实例说明本方法的实施情况。     

非跨夹点流股的混合对用水网络用能变化的影响

运用夹点分析法,针对用水网络中非跨夹点混合,研究了流股混合引起的系统用能变化与系统夹点位置之间的关系。对于非跨夹点流股,夹点下热流股与夹点上冷流股之间的混合,不会给系统带来能量惩罚;而非跨夹点流股的其他混合形式,不会给系统带来节能效果;非跨夹点热流股间以及冷流股间的混合均不会减少系统换热的热负荷。这些结论可作为用水网络的设计及已建水网络调优的理论依据。     

生态环境用水权的界定和分配

对生态环境用水的有关概念进行了辨析,提出了生态环境用水权的概念,并对其进行了界定．同时还对生态环境用水权的特征、分配原则、方法、步骤做了初步探讨,指出：生态环境用水权除具有一般水权的特征外,还具有不可自由交易性(即水权的交易应该在政府的监督下进行)和迟滞性(即生态环境用水具有滞后效应,这部分水权分配在时程上可以稍后于其他水权)2个特征;在实施生态环境用水权的分配时,应遵循保持物种多样性、保证现状、缺水优先、合理利用、生命急需、公平性、自然保护区优先的原则．     

深井水源热泵技术经济分析

为了研究深井水源热泵空调系统在我国北方地区的应用可行性和正确性，采用实验的方法，实测了深井水源热泵空调系统的年运行费用和全年能耗，并据此分析其初投资和运行费用、能源效率以及环境效益．最后，应用费用年值法，比较分析了数种供暖空调方案的费用年值，得到了不同情况下冷热源方案的最佳选择．在当地政府对地下水不收费用的情况下，深井水源热泵系统仅次于热网（热电联产）＋冷水机组方案，优于热网（燃煤锅炉）＋冷水机组系统．     

某氯碱化工集团PVC糊树脂厂水网络优化

文章以安徽某氯碱化工集团PVC糊树脂厂为研究对象,探索工业水网络的优化设计;在分析该厂用水现状的基础上,采用数学规划法,建立了废水回用网络优化模型;利用GAMS通用软件优化计算,得到了经优化的用水网络和最小新鲜水耗用量,并通过水网络结构的调整,提出了最终水回用方案.     

开式地表水源热泵系统取水能耗限值确定方法

对于开式地表水源热泵来说,取水能耗是决定系统节能性的关键因素.在水源热泵机组能耗模型、取水能耗模型等的基础上建立了开式地表水源热泵系统的能效比耦合模型,并得到了基于节能率的地表水源热泵系统的不同取水温度和不同取水能耗下的耦合限值.通过实际案例,计算得到了地表水源热泵系统不同取水温度下以及不同系统方式下的系统节能率,建立了开式地表水源热泵系统取水能耗限值方法.     

基于粒子群算法的3种分级水网络超结构比较

根据换热网络分级超结构模型，提出了针对冷却水换热网络的3种改进换热模型.与传统的分级结构不同之处在于水网络不需要公用工程的设计，冷流只包括冷却水.并且3种设计方法均考虑了水的分流和汇流，实现了水的非等温混合.结构二和结构三可以实现换热器中水的分阶段混合.通过权衡公用工程费用和投资费用的关系来确定最小年度总成本.使用粒子群算法优化了换热水网络中的热负荷和水的质量流量.通过两个案例可知，提出的3种改进结构费用低于前人的研究结果，案例1中结构3的费用最低，案例2中结构1的经济性最优.     

基于预测误差的用水预测模型选择方法研究

时间序列法是用水量预测的常用方法,其中预测模型的选择是提高预测精度的关键.针对目前以拟合精度作为模型选择标准的方法,提出了以预测值的置信区间最小为标准选择预测模型的方法.以山西省运城市工业用水量资料为例,分析给出了幂函数、S函数、直线、指数函数、二次和三次抛物线等6个模型95%置信水平下5年和10年两种预测期的预测区间,均以幂函数预测精度最高;对该系列近5年的用水量进行了预测,预测误差也以幂函数最小.表明以预测区间最小选择用水预测模型的方法是合理的、可靠的.     

酒店建筑能耗及空调系统节能潜力分析

使用eQUEST能耗模拟软件模拟了天津市某酒店建筑的用能情况.首先,根据酒店原设计方案模拟酒店能耗,与该酒店的实际能耗进行比对,从而验证模型的可靠性;然后,根据主机占空调系统能耗较大（占47.42％）的特点,采用不同的冷热源方案分析酒店的节能潜力.研究结果表明,与原方案（冷水机组＋地热）相比,地源热泵技术方案可节省21.37％的主机能耗;吸收式制冷技术方案和冰蓄冷技术方案的主机能耗虽比原方案有所增加,但在结合当地实际情况（废热利用、峰谷电价）后,更能体现出两种方案各自的优越性.     

催化裂化装置的用能分析与改进

基于流化催化裂化过程的特点及过程系统三环节能量结构模型,对国内某炼油厂催化裂化装置进行了能量和火用分析,提出了相应的用能优化改进措施。通过采取优化分馏塔回流取热、增加高温位中段及油浆等循环取热、增设烟机回收装置烟气压力能、优化换热网络和利用装置低温热等措施,可使装置能耗大幅度降低,节能效果显著。     

支持向量机在城市用水量短期预测中的应用

为解决现有的城市用水量短期预测人工神经网络法的过学习与局部极小点等问题,通过对城市时用水量数据特征的分析,在统计学习理论和结构风险最小化准则的基础上,建立了基于支持向量机(SVM)理论的城市用水量短期预测数学模型.在算例分析中与误差逆传播(BP)神经网络预测法进行对比,发现该方法的平均预测精度提高了2%,且具有收敛速度快、泛化能力强等优点,在用水量短期预测中非常有效.