發(fā)布時間：2020-03-31 20:38

【摘要】：隨著節(jié)能減排的要求不斷提高,節(jié)能工作所面臨和處理的對象系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷擴大。業(yè)已成熟的夾點技術和隨著計算機求解能力不斷提高而持續(xù)發(fā)展的數(shù)學規(guī)劃法為包括能量系統(tǒng)在內的過程系統(tǒng)的集成與優(yōu)化提供了強有力的工具。對于廠際熱集成問題來說,如何在廠內熱集成之外提取參與廠際熱集成的冷熱物流、如何選取廠際熱集成的具體實現(xiàn)方式、不同情形下廠際熱集成的實現(xiàn)目標和求解模型,都是值得進一步研究的;另外,對于大規(guī)模廠際熱集成問題來說,如何簡化問題或將其分解以降低求解難度并同時使得廠際熱集成方案切實可行,也是需要深入研究的問題。以往研究中三種提取參與廠際熱集成冷熱物流的方法各有優(yōu)缺點,而冷熱物流品位的高低實際上影響著廠際熱回收潛力的大小。本研究提出了一個簡單但有效的從各熱源廠和熱阱廠內提取參與廠際熱集成冷熱物流的新方法。相比于直接利用各廠現(xiàn)行換熱網絡中廢熱源/熱阱,新方法提取出的可行熱源/熱阱的品位更高,同時也一樣不需要改變現(xiàn)行的換熱網絡設計,這也避免了利用各廠總復合曲線進行分析以提取過剩熱源/熱阱時對換熱網絡復雜的改造或新設計。對于廠際熱集成來說,大規(guī)模問題的求解難度較高,而且大規(guī)模的單個廠際熱集成系統(tǒng)對其控制和安全來說也是一個巨大的挑戰(zhàn)。以往的研究大多采用通過預先確定一些目標和相應的參數(shù),再進行具體網絡設計的分步式求解策略,或直接采用非常少的參與物流數(shù)目以減小大規(guī)模問題的求解難度。本研究提出了一套名稱為“NLQSA”的篩選算法。該算法可以將一個大規(guī)模的廠際熱集成問題分解成多個小規(guī)模的問題,分解得到的結果在等于或接近理論最大廠際能量回收目標的同時,大大降低了大規(guī)模問題的求解難度并使其最終方案更加切實可行�；谥疤岢龅那蠼獠呗院筒襟E,本研究也提出了一套相應的確定廠際熱集成網絡設計的分級超結構和數(shù)學模型。新模型是一套考慮了廠際間距離、管線、泵、換熱器和多等級公用工程等多個方面的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型,可直接求得總年度費用最小的廠際熱集成網絡設計。廠際連接方式實際上影響著廠際能量回收目標和網絡總費用,不同的連接方式在網絡穩(wěn)定性和可靠性上的表現(xiàn)也不盡相同,而前人在該方面的研究還較少。本研究分析了并聯(lián)式相比于其它連接方式的優(yōu)勢所在,并提出了一套完整的確定并聯(lián)式廠際熱集成的邏輯框架,以此同時確定間接廠際熱集成在并聯(lián)式下真實的最大廠際熱回收潛力和相應最小的中間介質用量。
【圖文】：

大范圍的熱集成手段[20]，也就是將原本分散在各個獨立的廠之中的能量資源集起來，形成一個更大范圍的能量利用網絡。這一手段使得業(yè)已成熟的換熱網絡綜和集成擴展到廠際之間，從而提供一套系統(tǒng)有效的進一步節(jié)約能量的策略。Dhole 和 Linnhof[19]首先提出了 TSHI 的概念，隨后的研究中，TSHI 多是通現(xiàn)有的公用工程系統(tǒng)（多等級蒸汽）在不同的裝置間傳遞能量[21]，如圖 1.1 所示之后，這一研究被擴展到包含有可再生能源（例如太陽能[22-23]、地熱[24]、生物質源[25]、風能[26]等），以及諸如來自居住或商業(yè)區(qū)內的其它能量系統(tǒng)[27]在內的一更大范圍，這一擴展后的概念被稱作“區(qū)域能量集成”（Locally Integrated EnerSector, LIES）[28]，，如圖 1.2 所示。之后越來越多的研究通過其它中間介質（如水、導熱油等）來實現(xiàn)能量在不同廠之間的傳遞，這一概念又被稱作“熱回收回路（Heat Recovery Loop, HRL）[29-30]，如圖 1.3 所示。需要首先說明的是，本文只關注各廠的熱量資源在廠際間的傳遞和利用，不及系統(tǒng)內其它能量資源的引入，我們將此稱為“廠際熱集成”（Interplant HeIntegration, IPHI）。

圖 1.2 區(qū)域能量集成[28]Fig. 1.2 Locally integrated energy sector圖 1.3 熱回收回路[30]Fig. 1.3 Heat recovery loop
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK17

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 王_g斐;王偉;馮霄;;考慮中間介質換熱的廠際熱聯(lián)合[J];華東理工大學學報(自然科學版);2014年02期

相關碩士學位論文 前1條

1 盧時述;過程能量綜合在煉油裝置熱聯(lián)合能量優(yōu)化中的應用研究[D];湘潭大學;2005年

本文編號：2609549