基于轉(zhuǎn)運(yùn)模型的功交換網(wǎng)絡(luò)綜合.pdf

1、隨著能源危機(jī)的產(chǎn)生以及化工生產(chǎn)過程中“三傳一反”原理的應(yīng)用，節(jié)能減排已成為二十一世紀(jì)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。換熱網(wǎng)絡(luò)和水網(wǎng)絡(luò)的研究經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已有了廣泛的進(jìn)展。而作為高品質(zhì)的能源——功，目前對功網(wǎng)絡(luò)綜合的研究仍處于起步階段。本文針對現(xiàn)有功交換網(wǎng)絡(luò)綜合方法中存在的計算復(fù)雜、方法單一、適應(yīng)性較差、理論性較弱等問題，首次提出了一種基于轉(zhuǎn)運(yùn)模型進(jìn)行功交換網(wǎng)絡(luò)綜合的新方法。本論文的主要研究內(nèi)容有:
　　(1)提出了基于轉(zhuǎn)運(yùn)模型的直接式功交換網(wǎng)

2、絡(luò)綜合方法，該方法以公用工程用量最小為目標(biāo)函數(shù)，通過構(gòu)造擴(kuò)展的轉(zhuǎn)運(yùn)模型(Expanded transshipment model，ETM)優(yōu)化功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即將加壓公用工程作用于所有間隔，而減壓公用工程只作用于最后一個問隔。先根據(jù)經(jīng)驗選取的最小壓差和流股進(jìn)出口壓力劃分壓力間隔，然后由提出的構(gòu)造低壓流股壓力中間值的策略得到初始的功交換網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提出合并相鄰壓力間隔的策略，由合并后的壓力間隔構(gòu)造新的功交換子網(wǎng)絡(luò)，每次合并均算得其相應(yīng)的公

3、用工程用量，從中選取公用工程用量最小對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即為最終優(yōu)化的功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過求解文獻(xiàn)中的兩個實例驗證了本方法的可行性和有效性。
　　(2)提出了考慮等溫過程的間接式功交換網(wǎng)絡(luò)綜合方法，建立了適用于等溫過程的轉(zhuǎn)運(yùn)模型。鑒于間接式功交換器的操作原理，考慮到流股匹配時不需要壓力約束的限制，據(jù)此提出根據(jù)最大壓縮比和最大膨脹比劃分壓力間隔的方法，進(jìn)而求解每個子網(wǎng)絡(luò)得到初始的功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步通過合并相鄰壓力間隔，優(yōu)化功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)

4、構(gòu)。基于壓力間隔的劃分和功量衡算的約束，所建立的轉(zhuǎn)運(yùn)模型可以用較小規(guī)模的線性規(guī)劃法解出功交換網(wǎng)絡(luò)所需的最小公用工程用量，進(jìn)而用混合整數(shù)線性規(guī)劃法確定最小的功交換設(shè)備數(shù)目，從而得到最優(yōu)的功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過兩個實例計算分析證明了本方法能夠更有效地得到具有最小公用工程用量的最優(yōu)功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　(3)針對考慮絕熱過程的間接式功交換網(wǎng)絡(luò)，建立了適用于該過程的NLP數(shù)學(xué)模型。同樣地，根據(jù)最大壓縮比和最大膨脹比劃分壓力間隔，進(jìn)而求解每個

5、子網(wǎng)絡(luò)得到初始的功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步通過合并相鄰壓力間隔，優(yōu)化功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時考慮每個子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)出口溫度的限制，將溫度亦作為決策變量，基于溫度、壓力關(guān)系式和功量衡算的約束，所建立的轉(zhuǎn)運(yùn)模型用非線性規(guī)劃法解出功交換網(wǎng)絡(luò)所需的最小公用工程用量，進(jìn)而用混合整數(shù)非線性規(guī)劃法確定最小的功交換設(shè)備數(shù)目，從而得到最優(yōu)的功交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。并對最終優(yōu)化的功交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行(火用)分析，從熱力學(xué)角度驗證本方法的合理性。最后，通過實例驗證本方法可以在保證公用工