換熱器網(wǎng)絡(luò)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(shè)備。研究表明，結(jié)垢現(xiàn)象廣泛存在于絕大部分換熱設(shè)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(jié)垢問題的主要方式之一。以往關(guān)于換熱器網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(yīng)用到換熱器網(wǎng)絡(luò)中，對換熱器網(wǎng)絡(luò)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(luò)。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(jié)構(gòu)法中，目標是使得網(wǎng)絡(luò)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(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(shè)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(luò)進行模擬，逐天考察網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用到換熱器網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)。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(quán)計算上也更為精確。算例證明了本文方法的優(yōu)越性，且設(shè)備面積優(yōu)化與清洗時序的安排進一步減少了網(wǎng)絡(luò)的

4、年度總費用。
　　(3)針對現(xiàn)有換熱器網(wǎng)絡(luò)中各臺換熱器的結(jié)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(luò)改造方法，旨在減少污垢引起的一定年限內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的累計操作費用。該問題涉及分流分數(shù)和換熱器網(wǎng)絡(luò)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(yù)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(luò)、分流分數(shù)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)以及分流分數(shù)和清洗時序優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)的累計操作費用。結(jié)果表明