王世豪, 田一彤, 李绍军

基于双层优化策略的柔性换热网络同步优化方法

王世豪, 田一彤, 李绍军

(华东理工大学 化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室, 上海 200237)

常规换热网络主要在具有固定操作参数的标称条件下进行设计。然而在工业过程中操作参数往往存在波动，柔性换热网络能够处理来自不确定参数的干扰，具有更大实用性。目前的研究主要集中在顺序合成或多周期综合问题。但顺序合成不一定能找到全局最优，而多周期综合要求参数的变化可以由若干离散点描述。研究提出了一种基于分级超结构的双层同步优化策略，外层采用离散粒子群(BPSO)算法优化结构变量，内层采用基于模拟退火思想的进化(AEA)算法优化换热器面积，该方法可以完全解决操作参数连续变化的凸可行域问题。2个案例研究表明双层同步优化策略可以稳定寻找到较好的柔性换热网络优化结果。

柔性换热网络；分级超结构；同步优化；智能算法；不确定波动

1 前 言

换热网络(heat exchange network，HEN)由于其合理的能源利用和可观的经济性，在化工领域得到广泛的应用。换热网络的优化是在20世纪40年代首次提出的[1]。早期的优化主要依靠工程师的经验，采用夹点分析法、数学规划法以及启发式算法进行换热合成[2]。Linnhoff等[3]首先提出一种基于热力学原理的夹点设计法。数学规划法可以更加精确地描述换热网络模型，通过直接求解模型可以避免图解法存在的问题出现。……