水和能量同时集成的理论和方法研究

不断提高水和能源的利用效率是过程工业企业增强自身生存能力和竞争力的迫切需要。本研究从过程系统工程的角度，以同时最小化水和能量的消耗为目标，分别针对废水处理网络、用水网络与能量同时集成问题开发出系统化的设计理论和方法。具体而言，针对单杂质废水处理网络与能量同时集成问题，开发出系统化的顺序集成理论；针对多杂质废水处理网络、用水网络和能量同时集成问题，分别开发出基于三个通用数学规划模型的顺序求解方法。应当指出，同时集成问题的关键在于进行水网络集成时需考虑不同的网络连接对能量集成目标的影响，以及水网络进行能量集成的特点-－水流股可以通过直接混合进行换热。本项目的建模与模型求解采用国际通用的数学优化软件GAMS来完成，并通过模型求解过程的可视化，分析和归纳出有效的初值给定方法和求解器可调参数的调整策略。本项目开发的理论和模型必将为我国过程工业企业的同时节能节水改造项目提供强有力的理论指导和技术支持。