综合考虑经济性与■效率的换热网络多目标约束优化方法

作者：王磊; 陈玉婷; 徐燕燕; 叶爽^*; 黄伟光

来源：化工学报, 2020, 71(03): 1189-1201.

• 换热网络
• ε-约束法
• 多目标
• 优化设计
• 集成
• 过程控制

换热网络优化中不仅要考虑能量回收的"量",还要考虑能量回收过程中"质"的耗散问题。在换热网络最大能量回收的前提下,基于不可逆传热过程中的■耗散理论,以代表能量回收品质的■效率最高为目标,建立综合能量回收数量、品质并同时考虑换热网络经济性的多目标混合整数非线性规划(MOMINLP)模型。根据模型目标有主次之分的特点,基于ε约束法对模型进行分步优化并结合BARON软件进行精确求解,依次求解换热网络的最大能量回收量(MER)与最低年均总成本(TAC),再将所得结果乘以松弛系数εi作为缩小搜索区域的约束条件,获得能量与成本约束下■效率的Pareto前沿。通过对经典10SP1案例进行计算求解,最终得到最大能量回收量下,费用松弛系数为1.05时费效比最小的优化方案,而且本文的多目标约束优化方法能够更快求得综合的最优解。最后通过T-Q图中的换热网络组合曲线对比不同优化方案的■效率,将换热网络划分为内部换热部分与剩余流股部分,多目标约束优化方法能够降低内部换热不可逆损失,提高剩余流股的温度。

• 单位
  中国科学院大学; 上海科技大学; 中国科学院上海高等研究院