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
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 换热网络 ε-约束法 多目标 优化设计 集成 过程控制
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 过程系统工程
• 页码范围: 1189-1201
• 页数: 12页
• 分类号: TQ021.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20190975

摘要

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。