原油预热系统是一种特定的换热网络,也是炼厂的用能大户。换热网络通过回收常减压装置下游产品的热量为原油预热系统提供了约占系统总用能60%～70%的能量。由此可见研究换热网络综合对炼厂节能工作意义重大。结垢是炼厂中一个长期存在的操作问题,结垢不单会增加设备压降、降低换热设备的换热效率以及加速设备侵蚀,严重时甚至会造成停工。因此,在换热网络优化中考虑结垢是十分必要的。本文综述了换热网络综合的方法以及考虑结垢问题的换热网络优化方法的研究进展,介绍了板式换热器相对于管壳式换热器的优点以及板式换热器在原油预热系统中的应用现状,针对前人提出的优化方法的优缺点,提出了以流速关联模型为基础的新的应对结垢问题的换热网络优化措施。主要工作如下:第2章提出了考虑结垢问题的换热网络流速分布与流量分配同步优化方法,通过换热器细节改造和调节分流比来改变换热器流速,分别考虑了静态优化和动态优化。第3章建立了板式换热器流速关联模型并提出在原油预热系统中应用板式换热器的换热网络优化方法。通过引入“0-1”变量来优化应用板式换热器的位置,同时考虑了流速分布和板式换热器的换热面积。第4章以两个原油预热装置为例分别说明了第2、3章提出的优化方法的应用。优化结果表明,两种优化方法均能提升换热网络性能。考虑结垢问题的换热网络流速分布与流量分配同步优化方法中,动态优化的经济性优于静态优化,但计算难度较大。在采用板式换热器优化换热网络方法中优化结果表明,以板式换热器优先代替热物流侧热容流率较大的管壳式换热器会具有更高的经济效益。优化过程倾向于最大化地利用原有的泵功,泵功会优先用以提高板式换热器来的流速以获得更高的热回收。板式换热器的应用能够显著提升换热网络的节能效果和经济效益,并且改善换热器的结垢情况。在两种优化方法的建模过程中,本文均采用时间离散化的方法描述结垢过程的动态性,即将考察周期分成多个区间,结垢在每个区间内被视为稳态过程,相邻的区间通过污垢热阻相连接。为了避免繁琐的迭代试差过程,本文采用传热单元法计算冷热物流在换热器的出口温度。本文优化过程中的优化目标函数均为换热网络的年度总费用最小且均调用优化平台上的模拟退火算法(SA)求解数学模型得到优化结果。