模式搜索法实现换热网络同步最优综合

在Grossmann换热网络分级超结构的基础上,建立了用于描述换热网络的无分流两级分级超结构模型,通过对换热网络设计的3个目标(换热设备单元数、换热面积、公用工程)进行同步考虑,将模式搜索法应用到换热网络的最优综合中,建立了求解换热网络最优综合问题的数学模型.计算结果表明,模式搜索算法不可行解的剔除策略能明显提高换热网络优化的质量和效率.     

换热网络非等温混合多目标同步最优综合

提出了一个非等温混合同步最优综合的混合整数非线性规划改进模型，可对公用工程费用、换热面积、换热设备台数以及流股的匹配选择进行多目标同时优化，且模型本身不依赖于夹点技术及其网络温差。由于采用了新算法，消除了流股分流时的等温混合线性化假设，只需求解一次混合整数非线性规划问题可得到包括分流情况在内的最优网络结果。     

有分流换热网络同步综合

提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流并联结构和无分流串级结构.该模型的求解采用双层优化策略,外层利用遗传算法生成换热网络结构;内层利用粒子群算法优化物流分流比和换热器热负荷.采用两个典型算例和一个大规模换热网络综合问题对该方法的有效性进行了验证.     

一种新型换热网络多级超结构及其应用

换热网络优化是一种有效的能量回收方式。拥有较大换热网络结构寻优空间的模型往往是具有非线性、非凸性的复杂混合整数非线性规划(MINLP)模型,常常难以得到可行解。基于换热网络分级超结构,构建了一个包含流股分流、等温混合、流股回流非等温混合的新型换热网络多级超结构并设置全线性约束条件,这可以在增加换热网络寻优空间的同时大幅提升MINLP模型的可求解性。通过两个文献案例验证流股分流、流股回流及非等温混合对换热网络寻优的贡献,证明了该模型的有效性和适用性。     

两种换热网络综合优化方法对比研究

换热网络的全新优化设计(grassroots design)和换热网络的改造优化设计(retrofit design)均可提高过程工业能量综合利用效率.为了对两种优化设计方法进行比较,分别在分级超结构的基础上,以费用函数为目标函数,建立了两种换热网络综合优化方法的数学模型.通过对混合遗传算法进行改进,实现了对数学模型的优化求解,并从节能水平、投资费用及投资回收期等方面对两种优化方法进行了对比.结果表明,通过对原有换热器单元的重新利用,使得换热网络的改造优化设计虽然在节能水平方面稍低于换热网络的全新优化设计,但在投资费用和投资回收期方面优势明显.     

苯酚丙酮装置烃化单元能量系统优化

采用夹点技术对苯酚丙酮装置烃化单元进行了能量系统优化,计算确定现行换热网络有28.2%的节能潜力.通过对现行换热网络的夹点分析,找出了不合理的换热匹配.在现行换热网络已有结构特点和工艺要求的基础上,提出了换热网络优化改造方案.优化后烃化单元的换热网络可节省加热公用工程3 908.58 kW,投资回收期仅为3个月.     

MODEL AND ALGORITHM FOR OPTIMAL SYNTHESIS OF LARGE SCALE HEAT EXCHANGER NETWORKS WITHOUT STREAM SPLITTING

提出了大规模无分流换热网络最优综合问题（流股数超过５０股）的严格的混合整数非线性规划（ＭＩＮＬＰ）超结构模型．该模型建立在新的超结构基础上，可包含更多可行的换热网络结构，并成功地解决了“组合爆炸”问题．同时针对该模型提出了改进的遗传算法．文中给出了大规模换热网络综合的一个工业实例：乙烯装置的换热网络改造     

基于改进量子粒子群算法的无分流换热网络综合

用数学规划法求解换热网络优化问题,当换热网络模型考虑所有分流情况时,会包含大量的连续和离散优化变量,因此对大规模换热网络的优化求解非常困难。相比有分流模型,无分流的网络模型结构简单,变量少,求解难度低。本文以分级超结构模型为基础,建立了无分流换热网络模型,以年综合费用为优化目标,提出用单层改进量子粒子群算法综合无分流换热网络,即在生成无分流换热网络结构变量的同时,生成换热负荷变量。相比有分流同步综合模型,不考虑分流的同步综合模型的复杂度和求解时间显著降低。采用两个典型算例对该方法的有效性进行了验证。     

不同操作周期下考虑结垢问题的换热网络优化

换热网络优化一直是过程系统集成中的研究热点,而换热器结垢是换热过程中不容忽视的问题.基于结垢阈值模型,换热器中的结垢问题可通过流速优化、分流比优化以及清垢周期优化这3种手段进行改善.在某原油常减压预热网络的案例基础上,考虑换热器的结垢及压降问题,在不同的操作周期下分别采用这3种手段,实现对固定结构换热网络的优化.结果表明,3种手段均可不同程度地降低年度总费用,且节能效益随不同的操作周期有所改变.     

大规模无分流换热网络最优综合的模型与算法

提出了大规模无分流换热网络最优综合问题的严格的混合整数非线性规划超结构模型,该模型建立在新的超结构基础上,可包含更多可行的换热网的结构,并成功地解决了“组合爆炸”问题。同时针对该模型提出了改进的遗传算法。文中给出了大规模换热网络综合的一个工业实例;乙烯装置的换热网络改造。     

多周期换热网络柔性综合与维护同步优化

提出柔性换热网络在初始设计阶段,考虑网络投入运行后,实施清洗维护时序安排的理论框架.通过柔性综合与维护同步优化,年度总费用能够进一步降低,同时网络柔性得到提高.为降低该NP难问题的计算复杂性,提出柔性换热网络初步综合和同步优化相结合的两阶段法.最后,通过计算实例验证了所提方法的有效性.     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

苯乙烯装置换热网络的改进

作者应用B.Linnhoff等人提出的狭点技术,对年产6万吨苯乙烯装置换热网络的50余个换热器进行了分析和评价,并提出了两项改进意见。改进结果可节省3.4 MPa的高压蒸汽3.18 t/h,冷却水48 t/h,另外对换热网络最小温差的选择进行了讨论。     

空调冷热源方案经济技术比较

以石家庄市某医院空调冷热源为例,根据该工程的实际情况,提出了四种冷热源方案,从初投资、年经营费、能耗及对环境的影响进行了比较分析,确定了蒸汽双效溴化锂吸收式冷水机组加蒸汽换热器为该工程的冷热源方案。     

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．     

近似方程在换热器设计中的应用

在换热器的设计及换热系统网络优化中， 对数平均温度差（ ＬＭＴＤ） 的计算有十分重要的意义－ 本文对已提出的近似方程代替对数平均温度差的计算方法进行了评价， 指出Ｊ． Ｊ． Ｊ． Ｃｈｅｎ 提出的近似方程在换热系统网络设计中优于其他方程     

钢铁企业电力生产端优化模型

在确保能源稳定供应和正常生产安全进行的前提下，利用数学规划方法，建立了考虑富余煤气在缓冲用户之间的优化分配和蒸汽在生产设备之间的生产调度的动态数学优化模型.应用此优化模型，可以有效提高电力网络生产量的准确度，充分利用二次能源和余热余能，实现电力生产结构的优化与外购的合理化，进而能有效地减少煤气、蒸汽的放散，节约能源，降低企业生产成本.     

Entransy-dissipation-based thermal resistance analysis of heat exchanger networks

Heat exchanger network optimization has an important role in high-efficiency energy utilization and energy conservation. The thermal resistance of a heat exchanger network is defined based on its entransy dissipation. In two-stream heat exchanger networks, only heat exchanges between hot and cold fluids are considered. Thermal resistance analysis indicates that the maximum heat transfer rate between two fluids corresponds to the minimum entransy-dissipation-based thermal resistance; i.e. the minimum thermal resistance principle can be exploited in optimizing heat exchanger networks.