我国的能源供应短缺,长期处于紧张状态,而且能源利用率与发达国家相比差距很大,这些严重地束缚了国民经济的正常发展,节能降耗已是大势所趋。降低过程工业的能耗一直是发展生产技术,提高产品市场竞争能力的重要组成部分。特别是能量密集程度很高的换热网络更是其中之最,因此,优化换热网络结构,最大限度的回收热量,意义重大。 本文主要从以下方面进行了研究: (1) 采用顶层分析法对蒸汽动力系统的优化进行了深入研究,并引入剩余热负荷转化途径效率的概念。通过对剩余热负荷转化途径的效益分析,确定了过程节能改造所造成的多产/少用蒸汽,对蒸汽动力系统蒸汽平衡的影响。从而对换热网络子系统的优化改造提供了有效的评价方法。同时,针对实例进行了具体分析。 (2) 由于工程最优化问题的复杂性,传统的最优化方法一般很难求解。本文在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上,对遗传算法的算子进行了改进,并与模拟退火算法相结合,有效的防止了过早收敛的缺陷,加速了后期的收敛速度。 (3) 以国内某炼油厂的常减压蒸馏装置的换热网络为工程实例,进行了换热网络综合、优化。建立了较为完善的数学模型,强化了变量约束,有效的减少了换热网络的规模,简化了问题。原油物系的组成十分复杂,包含的化合物种类数以万计,确切组成难以确定,本文利用大型化工模拟软件ASPEN PLUS对整个常减压蒸馏装置进行了模拟。为现场换热网络的优化奠定了基础。应用遗传模拟退火算法编制程序进行计算,得到最优换热网络结构及最小年公用工程费用。采用剩余热负荷转化途径效率法对方案进行经济效益评价,所得方案是完全可行的。与采用工程计算软件HEXTRAN所得到的结果相比,采用遗传模拟退火算法所得结果更优。