冷热公用工程系统与换热网络的集成优化
能源是人类发展的动力，随着发展的需要，工业企业面临着越来越高的节水节能要求。如何提高每个工业企业用能和用水效率也变得越来越重要。蒸汽系统的能耗占工业企业总能耗的比例很高，因此要提高企业的用能效率首先要对蒸汽系统进行设计和运行优化。而换热网络是余热回收的一个重要环节，工艺蒸汽加热网络作为换热网络的外部热公用工程的一种形式，它将蒸汽系统的余热加以利用，对企业的总能源利用效率有很大影响。冷却水系统作为工业企业的血液，占工业取水量的70％以上，因此要提高节水率，冷却水系统就是一个不能忽视的部分。因此本文选取蒸汽系统、工艺蒸汽加热网络和冷却水系统作为研究对象，研究三个系统的集成优化方法，达到工业企业节能节水的目的。
首先，本文建立了蒸汽系统中锅炉、汽轮机等设备的变工况模型，建立了以系统的燃料消耗量为目标，在系统满足电量需求和热量需要的条件下的蒸汽动力系统运行优化模型，通过一个实际的化工厂蒸汽系统为案例验证了模型的有效性。
然后，在蒸汽系统模型的基础上基于夹点分析方法建立了工艺蒸汽加热网络的热集成模型，并提出了工艺蒸汽加热网络和蒸汽系统集成优化的优化流程，并通过一个案例验证了模型，取得了节能节水的效果。
接着，本文提出将工艺蒸汽加热网络和传统换热网络组合，形成一个新的换热网络。该方法打破了对蒸汽换热终了温度的限制，使能量的利用效率更高，达到更好的节能节水效果。此外，本文的优化还考虑了整个换热网络的成本，将以能源消耗量为优化目标得到的换热网络通过合并换热器、能量松弛等方法，减少该换热网络的成本。
最后，本文建立了冷却水系统模型，考虑了蒸汽系统运行工况对凝汽式汽轮机凝汽器中冷却水量的影响，将其与传统换热网络的外部冷却公用工程中的冷却水组合，改变原有的冷却水网络，在原本并联的冷却水网络结构中加入串联的设计。通过一个实际的化工厂案例，将蒸汽系统、工艺蒸汽加热网络和冷却水系统组合在一起，以能源消耗量作为目标函数对该系统进行优化，验证所建模型的准确性，达到节能节水的目的。
蒸汽系统;冷却水网络;夹点分析;集成优化;换热网络;冷热公用工程系统
广东工业大学
硕士
热能工程
陈颖
2013
中文
TK172
68
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）