【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(duì)象系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。業(yè)已成熟的夾點(diǎn)技術(shù)和隨著計(jì)算機(jī)求解能力不斷提高而持續(xù)發(fā)展的數(shù)學(xué)規(guī)劃法為包括能量系統(tǒng)在內(nèi)的過(guò)程系統(tǒng)的集成與優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的工具。對(duì)于廠(chǎng)際熱集成問(wèn)題來(lái)說(shuō),如何在廠(chǎng)內(nèi)熱集成之外提取參與廠(chǎng)際熱集成的冷熱物流、如何選取廠(chǎng)際熱集成的具體實(shí)現(xiàn)方式、不同情形下廠(chǎng)際熱集成的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和求解模型,都是值得進(jìn)一步研究的;另外,對(duì)于大規(guī)模廠(chǎng)際熱集成問(wèn)題來(lái)說(shuō),如何簡(jiǎn)化問(wèn)題或?qū)⑵浞纸庖越档颓蠼怆y度并同時(shí)使得廠(chǎng)際熱集成方案切實(shí)可行,也是需要深入研究的問(wèn)題。以往研究中三種提取參與廠(chǎng)際熱集成冷熱物流的方法各有優(yōu)缺點(diǎn),而冷熱物流品位的高低實(shí)際上影響著廠(chǎng)際熱回收潛力的大小。本研究提出了一個(gè)簡(jiǎn)單但有效的從各熱源廠(chǎng)和熱阱廠(chǎng)內(nèi)提取參與廠(chǎng)際熱集成冷熱物流的新方法。相比于直接利用各廠(chǎng)現(xiàn)行換熱網(wǎng)絡(luò)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(shí)也一樣不需要改變現(xiàn)行的換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),這也避免了利用各廠(chǎng)總復(fù)合曲線(xiàn)進(jìn)行分析以提取過(guò)剩熱源/熱阱時(shí)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的改造或新設(shè)計(jì)。對(duì)于廠(chǎng)際熱集成來(lái)說(shuō),大規(guī)模問(wèn)題的求解難度較高,而且大規(guī)模的單個(gè)廠(chǎng)際熱集成系統(tǒng)對(duì)其控制和安全來(lái)說(shuō)也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。以往的研究大多采用通過(guò)預(yù)先確定一些目標(biāo)和相應(yīng)的參數(shù),再進(jìn)行具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)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(wèn)題的求解難度。本研究提出了一套名稱(chēng)為“NLQSA”的篩選算法。該算法可以將一個(gè)大規(guī)模的廠(chǎng)際熱集成問(wèn)題分解成多個(gè)小規(guī)模的問(wèn)題,分解得到的結(jié)果在等于或接近理論最大廠(chǎng)際能量回收目標(biāo)的同時(shí),大大降低了大規(guī)模問(wèn)題的求解難度并使其最終方案更加切實(shí)可行。基于之前提出的求解策略和步驟,本研究也提出了一套相應(yīng)的確定廠(chǎng)際熱集成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的分級(jí)超結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型。新模型是一套考慮了廠(chǎng)際間距離、管線(xiàn)、泵、換熱器和多等級(jí)公用工程等多個(gè)方面的混合整數(shù)非線(xiàn)性規(guī)劃模型,可直接求得總年度費(fèi)用最小的廠(chǎng)際熱集成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。廠(chǎng)際連接方式實(shí)際上影響著廠(chǎng)際能量回收目標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)總費(fèi)用,不同的連接方式在網(wǎng)絡(luò)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(shì)所在,并提出了一套完整的確定并聯(lián)式廠(chǎng)際熱集成的邏輯框架,以此同時(shí)確定間接廠(chǎng)際熱集成在并聯(lián)式下真實(shí)的最大廠(chǎng)際熱回收潛力和相應(yīng)最小的中間介質(zhì)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(gè)獨(dú)立的廠(chǎng)之中的能量資源集起來(lái)，形成一個(gè)更大范圍的能量利用網(wǎng)絡(luò)。這一手段使得業(yè)已成熟的換熱網(wǎng)絡(luò)綜和集成擴(kuò)展到廠(chǎng)際之間，從而提供一套系統(tǒng)有效的進(jìn)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(jí)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(kuò)展到包含有可再生能源（例如太陽(yáng)能[22-23]、地?zé)醄24]、生物質(zhì)源[25]、風(fēng)能[26]等），以及諸如來(lái)自居住或商業(yè)區(qū)內(nèi)的其它能量系統(tǒng)[27]在內(nèi)的一更大范圍，這一擴(kuò)展后的概念被稱(chēng)作“區(qū)域能量集成”（Locally Integrated EnerSector, LIES）[28]，，如圖 1.2 所示。之后越來(lái)越多的研究通過(guò)其它中間介質(zhì)（如水、導(dǎo)熱油等）來(lái)實(shí)現(xiàn)能量在不同廠(chǎng)之間的傳遞，這一概念又被稱(chēng)作“熱回收回路（Heat Recovery Loop, HRL）[29-30]，如圖 1.3 所示。需要首先說(shuō)明的是，本文只關(guān)注各廠(chǎng)的熱量資源在廠(chǎng)際間的傳遞和利用，不及系統(tǒng)內(nèi)其它能量資源的引入，我們將此稱(chēng)為“廠(chǎng)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(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK17

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王_g斐;王偉;馮霄;;考慮中間介質(zhì)換熱的廠(chǎng)際熱聯(lián)合[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 盧時(shí)述;過(guò)程能量綜合在煉油裝置熱聯(lián)合能量?jī)?yōu)化中的應(yīng)用研究[D];湘潭大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2609549