發(fā)布時間：2020-05-29 21:39

【摘要】：換熱網(wǎng)絡(luò)是過程工業(yè)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),是能源回收利用的關(guān)鍵子系統(tǒng),其設(shè)計的合理性直接決定了能源動力、石油化工等高耗能過程工業(yè)的可靠性、高效性和經(jīng)濟(jì)性。面對快速發(fā)展的當(dāng)今社會,原有換熱網(wǎng)絡(luò)已不能滿足現(xiàn)有能源回收利用方面的高標(biāo)準(zhǔn)、高要求,但這些換熱網(wǎng)絡(luò)經(jīng)優(yōu)化升級后仍具有很大的節(jié)能潛力。因此,優(yōu)化、改造換熱網(wǎng)絡(luò)成為降低系統(tǒng)能耗、提升系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要措施。現(xiàn)有換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造方法通常將公用工程費(fèi)用、年度化總費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)性對象作為優(yōu)化指標(biāo),然而改造時帶來的產(chǎn)品利潤流失情況、改造后系統(tǒng)對環(huán)境的影響情況均很少考慮。對于實(shí)際工業(yè)系統(tǒng),多目標(biāo)優(yōu)化問題的研究具有很高的工程應(yīng)用價值,但隨著目標(biāo)函數(shù)的增多,常見的進(jìn)化優(yōu)化算法(基于Pareto占優(yōu)關(guān)系比較種群個體)應(yīng)用效果越來越差。因此,本文引入NSGA-Ⅲ對換熱網(wǎng)絡(luò)高維多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解方法進(jìn)行研究,主要開展了以下工作:1、考慮了系統(tǒng)的停機(jī)改造會造成高昂的產(chǎn)品利潤流失,以及改造的可行性等因素,通過將最小改造工程量作為目標(biāo)函數(shù)來減少或避免換熱網(wǎng)絡(luò)改造時的利潤流失和不可行情況;同時分析了換熱網(wǎng)絡(luò)改造前后環(huán)境影響量的組成,建立最小環(huán)境影響量的目標(biāo)函數(shù)。2、建立以改造投資年度費(fèi)用、公用工程消耗量(能耗)、改造工程量和環(huán)境影響量為目標(biāo)的非等溫混合分流分級超結(jié)構(gòu)的換熱網(wǎng)絡(luò)MINLP模型,提出了系統(tǒng)的求解策略和方法。采用NSGA-Ⅲ對上述建立的模型進(jìn)行了求解,獲得改造后的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和具體參數(shù)。3、應(yīng)用上述建立的數(shù)學(xué)模型和求解策略,對不同規(guī)模的原有換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高維多目標(biāo)優(yōu)化改造,并對改造結(jié)果進(jìn)行了對比分析,驗(yàn)證了本文所提求解方法的有效性和優(yōu)越性。
【圖文】：

.1 課題背景與意義能源是人類社會發(fā)展和進(jìn)步所必需的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源技術(shù)的突破，能源業(yè)的持續(xù)發(fā)展是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家強(qiáng)盛的動力。根據(jù)國家統(tǒng)計局相關(guān)數(shù)[1]，由圖 1-1 可知，近十年來我國能源消耗總量持續(xù)增長，最新數(shù)據(jù)顯示 201總能源消費(fèi) 44.9 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，特別是工業(yè)消費(fèi)占到了總能源消費(fèi)的 64.6%。隨國家經(jīng)濟(jì)增長的逐步放緩以及能源結(jié)構(gòu)的持續(xù)改進(jìn)，盡管我國能源消費(fèi)增速放，再生能源消費(fèi)份額良性提升，但中國的能源消費(fèi)量依然居于世界首位，煤炭能源結(jié)構(gòu)中的占比雖逐年降低但仍是能源消費(fèi)中的主要燃料，如圖 1-2 所示此，，面對當(dāng)前能源資源短缺、能源供需失衡以及環(huán)境問題嚴(yán)峻等種種境況，節(jié)減排技術(shù)，尤其是工業(yè)節(jié)能改造成為國家能源改革中的重要組成部分。

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文組成了一個完整且通用的過程工業(yè)系統(tǒng)，Smith 和 Linnhoff[2]基于分布設(shè)計洋蔥模型”（如圖 1-3 所示），指出這三個子系統(tǒng)在能量利用方面是相互影響互制衡的[3,4]。因此，為提高過程工業(yè)系統(tǒng)能量利用率，既要使能量的產(chǎn)生送和利用合理有效，又要對能量進(jìn)行合理的回收。換熱網(wǎng)絡(luò)能夠回收利用工程中產(chǎn)生的余熱資源，完成過程物流自身的加熱或冷卻，同時利用公用工程流加熱或冷卻到工藝生產(chǎn)所需要的條件（溫度），是重要的能量回收系統(tǒng)，然是過程工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的關(guān)鍵，對其進(jìn)行優(yōu)化綜合和改造可以大大降低的復(fù)雜度，具有重大意義[4]。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O224

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

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本文編號：2687540