基于数学规划法的循环冷却水网络的优化.pdf

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1、第39卷第1期华北电力大学学报Vo1．39．NO．12012年1月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJan．，2012基于数学规划法的循环冷却水网络的优化冯霄，雷哲，沈人杰(西安交通大学化工系，陕西西安710049)摘要：针对工业用水系统q-最重要的循环冷却水进行了优化研究，分别建立了以流率最小和连接数最少为目标的数学模型，通过优化，可以得到循环冷却水量小，连接数少，结构简单的循环冷却水网络。所提供的实例说明了本文方法在工业应用上的有效性。关键词：循环冷却水网络；流率；连接数；数学模型中图分类号：TQ021．8文献标识码：A文

2、章编号：1007—2691(2012)01—0033—04OptimizationofcirculatingcoolingwaternetworksbasedonmathematicalprogrammingFENGXiao，LEIZhe，SHENRen-jie(DepartmentofChemicalEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Mathematicalmodelstargetingaminimumflowrateandminimumconnectionnumberwereest

3、ablishedtooptimizelargescalecomplexcirculatingwaternetworks．Withthesetwomathematicalmodels，acirculatingwaternet—workwithlesscirculatingwaterconsumptionandsimplestructurewasobtained．Theeffectivenessandfeasibilityofthemathematicalmodelspresentedinthispaperwasdemonstratedbyanindustrialcasestud

4、y．Keywords：circulatingcoolingwaternetwork；flowrate；connectionnumber；mathematicalmodel一个整体，无法获得很好的节水效果。虽然也有0引言人从水系统集成的角度进行了探讨。比如，Kim和Smith将夹点的方法应用于冷却水网络的设循环冷却水作为工业用水系统中一种最重要计中，给出了循环冷却水网络的设计步骤。但水的用水类型，其用水量占工业用水量的8O％以夹点的方法在处理大规模系统时较为困难，而且上⋯，因此它节水状况的好坏将严重影响整个工无法引入其他约束。相对而言，基于超结构的数业水系统的节水程度。由于在实

5、际的运行中，工学规划法处理大规模的循环冷却水系统显得更有业循环冷却水系统存在一定数量的水蒸发消耗，优势。Feng等⋯将中间水道的网络结构推广到了同时为了避免水蒸发引起水中盐分的过度浓缩，循环冷却水网络中，并建立了相应的数学模型进冷却水循环系统必须有一定量的排污和补水。而行研究，但他们的研究不涉及常规的循环冷却水补水量取决于循环冷却水的用量，所以研究如何网络。常规的循环冷却水网络是指使用循环冷却减少循环冷却水的用量对企业有着重要的意义。水的冷却器构成的串联使用的水网络，这种结构虽然不少的研究者对循环冷却水进行了相关的水网络具有节水量大的特点。以前的研究主要的研究。但目前对于循环

6、冷却水系统的研究主要关注的是如何使用最少量的循环冷却水构造水网集中在冷却系统的单个组成单元上-z，或者是络，但是因为这种水网络具有不唯一性，所以如从降低循环倍率的角度考虑，而不是把系统看作何对大规模复杂的循环冷却水网络系统进行优化，构造出用水量少、结构简单、连接数少的循收稿日期：2011—09—21．环冷却水网络还需要进一步研究。基金项目：国家自然科学基金资助项目(20936004)34华北电力大学学报为目标值的数学模型，从而可以得到循环冷却1循环冷却水网络结构水量小且连接数少的循环冷却水网络。需要指出的是，这里不考虑各个水冷器中的热量和水一为了方便研究，首先建立常规循环冷却

7、水网量的损失。㈩＼＼＼络的超结构物理模型。对于网络中的关键单元．水2．1优化循环冷却水用量冷器而言，它所需的冷却水可以是冷却塔的来首先以循^／环／／冷却／／水／网络／／最／小流率为目标值建水，也可以是其他任何水冷器的升温后的冷却立数学模型，求M一解就可M一获得M一循环冷却水网络的最水；它的升温后所排的冷却水，可以直接排放至小流率。为了便于计算，以循环冷却水的最小热冷却塔，或者也可以排至其他任何水冷器。图1容流率为目标值一，热容一流率一除以比热容即为循环为循环水网络的超结构。其中：冷却水的流率。(1)冷却