換熱器網(wǎng)絡分流分數(shù)與清洗安排優(yōu)化.pdf

1、換熱器是石化、輕工等過程工業(yè)中經(jīng)常使用的單元設備。研究表明，結垢現(xiàn)象廣泛存在于絕大部分換熱設備中，嚴重影響換熱器的傳熱性能，定期清洗成為目前解決結垢問題的主要方式之一。以往關于換熱器網(wǎng)絡清洗時序優(yōu)化的研究方法中用于決策的整型變量較多，會導致模型難以求解，針對這點，本文將表達單個換熱器清洗限度的最大允許污垢熱阻應用到換熱器網(wǎng)絡中，對換熱器網(wǎng)絡綜合和改造進行了研究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)考慮污垢的影響，以流股停工時刻的污垢熱阻值來

2、初步綜合換熱器網(wǎng)絡。首先基于轉(zhuǎn)運模型法，利用Excel的規(guī)劃求解工具求得最小公用工程費用;然后，將其作為公用工程下限約束增加到分級超結構法中，目標是使得網(wǎng)絡年度總費用最小，利用GAMS軟件中的DICOPT求解器對模型求解。通過兩個算例與文獻方法進行比較，本文方法在求解步驟上更為簡便。
　　(2)在初步綜合的換熱器網(wǎng)絡結構基礎上，考慮污垢熱阻隨時間的增長，并通過清洗去除污垢，進一步提出設備面積與清洗時序的優(yōu)化方法。采用ε-NTU法對

3、換熱網(wǎng)絡進行模擬，逐天考察網(wǎng)絡中各臺換熱器的運行狀態(tài)變化，將單個換熱器清洗的最大污垢熱阻應用到換熱器網(wǎng)絡中表達換熱器的清洗，采用模擬退火遺傳算法對換熱器網(wǎng)絡中的過程換熱器面積和清洗的最大允許污垢熱阻進行優(yōu)化，旨在得到年度總費用進一步減少的換熱器網(wǎng)絡。相對于文獻中劃分時間段的方法，本文所提方法能夠有效地減小問題規(guī)模，降低求解難度，在公用工程的加權計算上也更為精確。算例證明了本文方法的優(yōu)越性，且設備面積優(yōu)化與清洗時序的安排進一步減少了網(wǎng)絡的

4、年度總費用。
　　(3)針對現(xiàn)有換熱器網(wǎng)絡中各臺換熱器的結垢程度不同，提出了分流分數(shù)和清洗時序優(yōu)化的換熱器網(wǎng)絡改造方法，旨在減少污垢引起的一定年限內(nèi)網(wǎng)絡的累計操作費用。該問題涉及分流分數(shù)和換熱器網(wǎng)絡清洗的最大允許污垢熱阻兩組決策變量，采用模擬退火遺傳算法對該混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題進行了求解，并通過煉油廠原油預熱系統(tǒng)的兩個算例，比較了污垢漸近增長的換熱器網(wǎng)絡、分流分數(shù)優(yōu)化的網(wǎng)絡以及分流分數(shù)和清洗時序優(yōu)化的網(wǎng)絡的累計操作費用。結果表明