化学工业是耗能大户,提高化学工业的用能水平是提高我国能源利用率的重要途径。化学工业中,公用工程系统(本文主要考虑蒸汽系统)为工艺过程提供动力、电力和热能等,公用工程系统的优化设计和改造可以带来很大的节能效益。此外,化学工业中往往存在大量的低温余热,回收利用这些余热对提高能源利用率、节能减排有重要意义。本文以节能减排为目标,针对蒸汽系统的设计、优化和热泵回收低温余热技术进行了以下研究:(1)针对计算公用工程系统热电联产潜力,提出了分步计算方法和一步计算方法。这两种新方法使用Aspen Plus软件对锅炉产生的蒸汽的温度和流量,蒸汽系统中各等级蒸汽的温度和流量以及蒸汽透平输出的轴功率等进行了计算。分步计算方法中分三步计算:首先计算各等级蒸汽的温度,然后计算各等级蒸汽的流量,最后由上述计算所得温度和流量计算各蒸汽透平的输出轴功率。一步计算方法只需在软件中搭建一个模拟流程,然后使用软件中的“设计规定”、“计算器”和“传递模块”等工具设置相应的参数,计算蒸汽的温度、流量和蒸汽透平的输出轴功率。与文献中计算方法相比,新方法不需要构建数学模型,也不需要进行繁琐的迭代计算,只需在软件中建立合适的流程、进行必要的设置即可计算出结果。新方法的计算过程比较简便,所得结果准确。(2)使用Aspen Plus软件对工厂中现有公用工程系统进行模拟,提出了对现有蒸汽系统的优化规则。以整个蒸汽系统操作费用最小为优化目标,通过Aspen Plus软件对现有蒸汽系统中的锅炉产汽量、蒸汽透平排汽量、通过降温减压阀的蒸汽量和蒸汽在不同蒸汽透平中的分配等参数进行优化。使用Aspen Plus软件按照本文提出的优化规则对现有公用工程系统进行优化,优化过程中不需要建立和求解数学模型,所得结果可与文献中使用数学规划法得到的结果相媲美。(3)分析了水-溴化锂吸收式热泵的一些参数改变对操作的影响。使用Aspen Plus软件模拟了溴化锂吸收式热泵回收火电厂循环水余热的过程。分别改变热泵系统中蒸发器压力、发生器压力和驱动蒸汽流量等条件,分析了吸收式热泵机组的操作性能变化规律,所得结果可以为该系统操作与优化提供一定参考。