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过程工业工厂通常由若干套装置构成。由于工艺特点不同,各装置间的热平衡是不同的;或热过剩、或热欠缺,孤立用能必然导致富热装置能效低、冷却负荷大,贫热装置高等级公用工程消耗多;故有必要在它们之间实施热联合,以达到能量平衡和高效利用。为此,本文基于直接热联合方式,研究了一套贫热装置和相邻且同步运行的多套富热装置之间的热集成问题,主要研究工作有:一、通过了解炼油厂实际直接热联合案例,分析了直接热联合的工程特征;借助换热过程温-焓图和能级-焓图,总结了直接热联合的热力学目标——实现贫热装置热欠缺复合物流最高换热终温(tc2,max)和最大有效能收获(S2,max);并提出了过剩热物流中间温度(ti,j)的概念,建立了直接热联合的超结构流程,为后续建模研究提供了基础。二、基于假设:只有高于热欠缺装置热夹点温度的外部热物流才能参与联合,且联合前后热欠缺装置的最小传热温差和冷公用工程不变;和被联合热物流不分流并只进行一次直接热交换,构建了以热公用工程消耗最小为目标（亦热欠缺复合物流换热终温最高为目标）的贫热装置直接热联合MILP模型,采用遗传算法（GA）求解,探求参与直接热联合的各热过剩物流的最佳中间温度(ti,j,opt),并鉴于中间温度的多解特性,提出了热力学和工程约束辅助评估方法。三、在上述MILP模型的基础上,建立了以热公用工程消耗最小加直接热联合过程传热?损最小（亦热欠缺复合物流有效能收获最高）为双目标的贫热装置直接热联合MINLP模型,采用基于精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-II）求解,得到其Pareto最优解前沿。四、将本文建立的单目标MILP模型和双目标MINLP模型应用于三个工程案例,计算表明本文建立的直接热联合最佳中间温度组合(ti,j,opt)计算方法是可行的,可以有效的指导方案设计。