【摘要】：循環(huán)水系統(tǒng)遍布工業(yè)生產(chǎn)的諸多行業(yè),是石油化工等領(lǐng)域必不可少的基本環(huán)節(jié)。目前循環(huán)水系統(tǒng)普遍存在循環(huán)量偏大、能耗偏高的現(xiàn)象,因而亟需優(yōu)化。在石化企業(yè)中,供水泵作為循環(huán)水系統(tǒng)主要的供能設(shè)備,其耗電量占企業(yè)總用電量的比重較大。為降低循環(huán)水系統(tǒng)的能耗,目前主要通過(guò)進(jìn)行循環(huán)水的串級(jí)利用、使用高效泵等方式。以往的循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化往往只局限在循環(huán)水系統(tǒng)的單個(gè)裝置區(qū)內(nèi),事實(shí)上循環(huán)水系統(tǒng)中通常有多個(gè)裝置區(qū)。在循環(huán)水系統(tǒng)中,每個(gè)裝置區(qū)的管路特性均不相同,但在目前企業(yè)中通常采用一個(gè)供水回路統(tǒng)一供水的方式,忽略了管路特性的不同,造成了能量的浪費(fèi)。因此,本文會(huì)提出多供水回路的結(jié)構(gòu),以更好匹配裝置管路特性的不同。同時(shí),采用模擬的手段,以雙供水回路為案例,探究現(xiàn)有改造過(guò)程中,雙供水回路適用的條件以及不同因素對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)單雙供水回路耗電量的影響。依據(jù)上述改造事實(shí),提出一種針對(duì)多個(gè)裝置區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)的多供水回路優(yōu)化模型。以帶有常規(guī)泵網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)水系統(tǒng)作為基礎(chǔ)案例分析,考慮裝置區(qū)和泵站之間的距離、工廠布局、冷卻器的串并聯(lián)方式等因素,對(duì)比基礎(chǔ)案例與多供水回路循環(huán)水系統(tǒng)的耗電量。考慮冷卻器網(wǎng)絡(luò)、泵網(wǎng)絡(luò)、冷卻塔及管路布局等循環(huán)水系統(tǒng)組成之間的相互作用,將其視為整體考慮,將相應(yīng)費(fèi)用視為優(yōu)化變量,建立混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)問(wèn)題模型,利用GAMS軟件對(duì)該模型進(jìn)行求解,從而得到年費(fèi)用最小的循環(huán)水系統(tǒng)。在多供水回路循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化模型之外,對(duì)現(xiàn)有主輔泵網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化模型進(jìn)行改進(jìn),對(duì)比基礎(chǔ)案例、多供水回路循環(huán)水系統(tǒng)、改進(jìn)的主輔泵網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)水系統(tǒng)三者之間的耗電量。為了說(shuō)明上述兩種結(jié)構(gòu)能夠有效的節(jié)電,將進(jìn)行案例分析。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后,提出在循環(huán)水系統(tǒng)中安裝水輪機(jī)回收能量的思路,并以案例分析證明其可行性。模擬結(jié)果表明:單供水回路可改造為雙供水回路,在考慮沿用原泵、調(diào)整閥門開(kāi)度以及重新選泵等實(shí)際情況后,均可能實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的;多供水回路結(jié)構(gòu)及改進(jìn)的主輔泵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均可有效節(jié)電,但兩種結(jié)構(gòu)之間適用情況有所區(qū)別。多供水回路結(jié)構(gòu)比較適用于管路布局較復(fù)雜、冷卻器數(shù)量較多的循環(huán)水系統(tǒng);而在較簡(jiǎn)單的循環(huán)水系統(tǒng)中,改進(jìn)的主輔泵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則更加合適。同時(shí)水輪機(jī)能夠有效的回收循環(huán)水系統(tǒng)中可能浪費(fèi)的能量,從而節(jié)省能量。
【圖文】：

注 1）： E1、E2-裝置區(qū)；A1、A2、B、C、D-管道圖 2.1 循環(huán)水系統(tǒng)單供水回路示意圖Fig.2.1 Singular supply loop of cooling water system注 1）：E1、E2-裝置區(qū)；a1、b1、c1-管道圖 2.2 循環(huán)水系統(tǒng)雙供水回路示意圖Fig.2.2 Dual supply loop of cooling water system

注 1）：E1、E2-裝置區(qū)；a1、b1、c1-管道圖 2.2 循環(huán)水系統(tǒng)雙供水回路示意圖Fig.2.2 Dual supply loop of cooling water system管路特性曲線方程、泵特性曲線方程進(jìn)行模擬分析中采用的泵為 10SH-13 型雙吸離心泵，，泵入口處位 4403 1m h ；中，電機(jī)效率假設(shè)為 1，電功率 P QH g/ ；體流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)， =0.0001 ， 1/ 1.1壓降設(shè)為定值，為 60 kPa 。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ085;TE65

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