基于面积再分配和遗传算法的换热网络改造.pdf

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1、·2830·化工进展CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2017年第36卷第8期基于面积再分配和遗传算法的换热网络改造蒋宁，俞杭生，韩文巧(浙江工业大学化工机械设计研究所，浙江杭州310014)摘要：在过程工业中，现存的许多换热网络由于结构和工艺的不合理，存在较大的能量回收潜力，使得许多换热网络有改造的需要。本文结合了分级超结构模型和换热器再分配策略，并对现有换热器再分配策略做了进一步改进，充分利用现有换热器，而当再利用现有换热器时。对比新增面积费用和新增换热器费用的大小，选择较小的方案，使相同

2、的改造效果下的投资费用最小化。基于分级超结构模型，建立了换热网络优化改造的MINLP数学模型，充分考虑改造后节省的公用工程、原有换热器增加面积的投资费用、新增换热器的投资费用；基于遗传算法求解得到优化改造的换热网络。案例研究表明，改造所得到的换热网络与原换热网络相比，公用工程费用的降幅超过60％，改造收益为1．49×107$／a：年度总费用为1．290×107$／a，比相关文献低31．2％和9．2％，公用工程费用也比文献节省了42．4％和17．0％，实现了更优的改造效果。关键词：换热网络；改造：遗传算法：再分配策略中图分类号：T002

3、1．8文献标志码：A文章编号：1000—6613(2叭7)08—2830—08DoI：10．16085／i．issn．1000—6613．2016-2349Retrofitofheatexchangernetworkbasedonexchangerreassignmentandgeneticalgorithm(GA)JIANGN{ng，YUH矾gsheng，HAN耽nqiclo(InstituteofProcessEquipmentandContr01Engineemg，ZhejiangUnivers时ofTechnolog)r，Ha

4、ngzhou310014，zhejiang，china)Abstract：Inprocessindustry，manyexistingheatexchangernetworkshaVehugeene玛yrecoVer)rpotentialduetotheunreasonablene觚orkstmcture．Therefore，itisnecessarytoretrofitthoseheatexchangernetworks．Thispapercombinedtheexchangerreassignmentstrategywiththe

5、stage—wisesuperstmcture．TheexchangerreassignmentstrategywasimproVed如nhertomakemUuseofexistingheatexchangers．Meanwhile，moreeconomicoptionwaschosenbycomparingtheadditionalheattransferareacostandthenewheatexchangercostwhenanexistingheatexchangerwasreused，ensuringalowerinve

6、stmentcostunderthesameene玛y-saVing．AMINLP(miXedintegernonlinearprogramming)modeltoretrofittheheatexchangernetworkwasbuiltbasedonthestage—wisesuperstmcture．Themodelconsideredthetradeoffamongtheadditionalheatt1．ansferareacost，thenewheatexchangercostandtheutilitysaVingbyre

7、trofit．Theretr06tofheatexchangerne觚orkwass01Vedbvgeneticalgorithm(GA)．Inacasestudy，theutili田costwasreducedmorethan60％andtheretrofitDrofitwouldbe1．49×107$／a．Thetotalannualcostoftheretrofitnetworkwas1．290×107$／a，whichwas31．2％and9．2％10werthanthe1iteratures，respectively．The

8、utili够costwas42．4％andl7．0％10werthantheliteratures．Abetterretrofitresultwasachievedbythemethodproposedinthiswor