基于超结构法的间接式功交换网络综合

摘要

随着世界的飞速发展和中国经济的腾飞，当代社会正逐步构建一个不同于以往的能源系统，比较重要的一个战略理念就是节能减排，其主要特点包括可负担性、可靠性和可持续性。而今化工工业主要研究的“三传一反”中，动量（功）属于高品质的能源之一，可目前对于功交换网络的研究仍处于初期阶段。本文针对应用较广的间接式功交换网络进行研究，提出了一个新的超结构模型，并基于该超结构模型对间接式功交换网络进行综合，主要解决了流股匹配、能量交换和实际压力操作限制等问题。 （1）针对目前间接式功交换网络中流股匹配不明确的问题，本文构建了一个考虑流股间所有潜在可行匹配的超结构模型 ，并以年度总费用最小为目标，建立了混合整数非线性规划模型用以综合间接式功交换网络。在该结构中，基于高低压流股匹配约束能量交换，同时对旁路、流股操作等进行了优化，对于热集成部分进行了一定的简化，并最终通过求解一个算例，验证了本方法的有效性和可行性。 （2）针对间接式功交换网络中压力、流量、温度间复杂非凸非线性难以解决的问题，本文结合压缩机和涡轮机的实际操作性能曲线，提出线性拟合策略，得到高低压流股校正压力与校正流量之间的线性关系，并结合在超结构模型中提出的流股匹配识别方法，得到了最优的功交换网络结构。进一步针对SSTC功交换器的轴速进行灵敏度分析，探究不同轴速与功交换网络结构优化之间的耦合关系。最终通过算例分析不同的操作工况，验证本文所提方法在经济性和用能回收方面的优越性。 本文所建立的超结构模型在构建流股匹配关系、考虑具体压力操作、提高能量利用效率的基础上还降低了年度总费用，为实际化工工程项目中的节能减排、成本控制等方面提供有效的理论依据。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 研究背景与意义

1.2 功交换网络概述

1.2.1 直接式功交换网络

1.2.2 间接式功交换网络

1.3 功交换网络综合与换热网络综合的比较

1.4 间接式功交换网络综合研究进展及方法

1.4.1 间接式功交换网络综合研究进展

1.4.2 功交换网络综合研究方法比较

1.5 功交换在工业中的应用

1.5.1 天然气工业

1.5.2 煤气化

1.5.3 海水淡化

1.6 论文内容和组织框架

2 考虑流股匹配的间接式功交换网络综合

2.1 问题描述

2.2 超结构与数学模型

2.2.1 超结构

2.2.2 单元和流量

2.2.3 流股压力

2.2.4 流股温度

2.2.5 流股能量

2.2.6 目标函数

2.3 模型求解说明

2.4 算例分析

2.4.1 基本参数

2.4.2 算例结果分析

2.5 本章小结

3 考虑实际压力操作的间接式功交换网络综合

3.1 问题描述

3.2 超结构与数学模型

3.2.1 功交换网络超结构

3.2.2 单元和流量

3.2.3 功交换器及流股实际操作压力

3.2.4 流股温度

3.2.5 流股能量

3.2.6 目标函数

3.3 模型求解说明

3.4 算例分析

3.4.1 基本参数

3.4.2 不同轴速下的算例结果

3.5 本章小结

结论

参 考 文 献

附录A 符号说明

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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