基于可靠性分析的多雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、作為使用水資源和排放廢水大戶的化工工業(yè)，對(duì)其節(jié)水減排的研究自20世紀(jì)80年代開始被人們關(guān)注以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有了很廣泛的進(jìn)展。目前單雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)的理論研究比較成熟，但是對(duì)多雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)研究仍然還不夠，所以本文對(duì)多雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。高可靠性不僅能大大減少維修費(fèi)用，提高總的經(jīng)濟(jì)效益，更與安全生產(chǎn)緊密相關(guān)。針對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究已經(jīng)展開，而對(duì)于在化工系統(tǒng)工程中同樣重要的用水網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究還未引起關(guān)注?；谝陨?/p>

2、研究背景，本文對(duì)給定的用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可靠性分析并在此基礎(chǔ)上采用多目標(biāo)優(yōu)化法對(duì)基于可靠性分析的用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，得到滿足可靠度要求且新鮮水用量最小的用水網(wǎng)絡(luò)，以期對(duì)工業(yè)用水和生產(chǎn)可靠性之間的合理權(quán)衡提供理論依據(jù)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)對(duì)于多雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)開展了進(jìn)一步的研究。通過(guò)分析用水單元各雜質(zhì)的極限進(jìn)出口濃度，確定用水單元提供回用水的能力和接受回用水的能力，并分別將其排序作圖，從而確定作為回用水源的用水

3、單元，合理簡(jiǎn)化超結(jié)構(gòu)模型，用GAMS軟件求解相應(yīng)的非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型得到最小新鮮水用量和用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)中兩個(gè)實(shí)例的求解驗(yàn)證了本方法的可行性。
　　(2)本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已定的用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可靠性分析，從化工系統(tǒng)特點(diǎn)出發(fā)，采用適應(yīng)性的失效模式、后果與嚴(yán)重度分析(FMECA)來(lái)計(jì)算用水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性，通過(guò)矩陣識(shí)別用水網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，將子系統(tǒng)看作串聯(lián)系統(tǒng)并計(jì)算其可靠度，根據(jù)瓶頸原則（木桶原理）得到系統(tǒng)可靠度，并判斷其是否滿足要求。

4、若滿足要求則接受現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);若不滿足要求則需要斷開相關(guān)的回用流股，補(bǔ)充一定量的新鮮水來(lái)承擔(dān)相關(guān)流股的傳質(zhì)負(fù)荷。本文通過(guò)實(shí)例說(shuō)明，提高可靠度后，對(duì)用水單元的水分配進(jìn)行再優(yōu)化比直接對(duì)相關(guān)單元補(bǔ)充新鮮水而保持其它的回用流股不變有更好的節(jié)水效果。
　　(3)本文在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已定的用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可靠性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)基于可靠性分析的用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，采用多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的約束法，將系統(tǒng)的可靠度要求作為約束，并據(jù)此建立以最小新鮮水用