探索全局能量集成的蒸汽温位优化研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文全局能量集成的蒸汽温位优化研究姓名：罗智申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：鄢烈祥20081101武汉理工大学硕士学位论文摘要全局系统能量集成是指在各生产子过程、换热网络和公用工程综合的基础上，通过各个子过程之间的热量交换，合理配置热机作功和背压蒸汽加热的关系网络，以使全局系统总能耗最小。全局系统的热量流动是从在全局热源传递给了各个压力等级的蒸汽，各个等级的蒸汽经过汽轮机时推动汽轮机转子做功发电，而从汽轮机出来的蒸汽通过换热器将热量传递给了全局热阱，因此，各个等级蒸汽的温位配置的好坏对全局系统能量利用效率有非常重要的影响。本文从热力学分析和数学规划法出发，

2、深入研究了各个等级蒸汽温位对全局能量集成的影响，主要工作分以下几个方面：本文系统地综述和分析了单过程能量集成和全局能量集成的研究进展，从全局能量集成的需要出发，分析比较了蒸汽动力系统汽轮机的几种数学模型(经验模型、T-H模型和T／M模型)，选择T／M模型来进行汽轮机的模拟。并通过实例介绍了复杂透平汽轮机的简单化方法，证明了T／M模型在蒸汽动力系统模拟中的实用性和准确性。本文介绍了全局温焓曲线的绘制，论述了全局能量集成的蒸汽温位优化的基本原理和研究方法，描述了全局热源、公用工程、汽轮机、全局热阱之间进行热量传递和交换的所有可能的拓扑结构，形成了考虑蒸汽温位因素的全局能量集成超结构，基于此

3、超结构，建立了单周期全局能量集成的等级蒸汽温位优化的混合整数非线性规划模型，通过实例的优化计算，可得到高压、中压和低压蒸汽的优化温位，使全局能量集成更有效。本文考虑到工厂的实际生产操作是多周期的。以单周期全局能量集成的等级蒸汽温位优化模型为基础，建立多周期全局能量集成的等级蒸汽温位优化数学模型。通过实例分析了全局系统在优化前、独立优化和多周期优化的运行情况，证明了该模型对于全局系统的节能设计和改造的有效性和实用性。关键词：多周期；全局能量集成；混合整数非线性规划；蒸汽温位武汉理工大学硕士学位论文AbstractThetotalsiteenergyintegrationinagivenp

4、roductionprocess，heatexchangenetworkandutilitiesisachievedbyreasonablyarrangingtheheatenginesandtheheatingsteambackpressure，whichintumminimizesthetotalenergyconsumption．Thetotalsiteheatflowis：fromheatsourcestosteamatvariouslevelsofpressure，andthentoheatsinks．Thechoiceofvariouslevelsofsteamtemper

5、aturehasaveryimportantinfluenceontheenergyefficiencyofthesystem．Inthispaper,intensivestudyontheimpactofvariouslevelsofsteamtemperatureonthetotalsiteenergyintegrationbythermodynamicanalysisandmathematicalprogrammingispresented．Themainworkisinthefollowingareas-Systematicoverviewandanalysisapproach

6、ofsingle-processenergyintegrationandthetotalsiteenergyintegration，fromtherequirementsofthetotalsiteenergyintegration，acomparativeanalysisofsomemathematicalmodelofthesteamturbinepowersystems(empiricalmodel，T-Hmodel，T／Mmodel)ismade，finally,wechoosetheT／Mmodeltosimulatethesteamturbine．Wethengiveall

7、exampleofthesimplifiedcomplexsteamturbinewhichprovesthepracticalityandaccuracyoftheT／Mmodelinthesteampowersystemsimulation．Inthispaper,weintroducethetotalsitetemperatureenthalpycurve，discussthebasicprinciplesandresearchmetho