基于自适应模拟退火遗传算法的多杂质用水网络设计

水资源的短缺和环境污染的日益严重，对过程工业提出了减少新鲜水用量和废水排放量的要求，且通常废水中都含有多种污染物，由此本文提出了考虑回用的多杂质用水网络设计。不但建立了多杂质用水网络超结构MINLP模型，而且针对MINLP问题求解困难的现状，开发了自适应模拟退火遗传算法。实例研究结果表明该算法可以找到全局最优解且计算时间可满足要求。另外，该算法可有效避免陷入局部最优，也不要求提供初始可行解。     

全过程系统用能分析与调优

大规模化工系统工序多 ,物流多 ,能耗大 ,用能状况复杂 ,其节能改造是过程系统热集成的难点。应用全过程系统热集成技术 ,对某一大规模化工系统的总体用能状况进行了分析 ,确定了系统的用能“瓶颈” ,并利用用能一致性原则对其“瓶颈”即反应器部分进行改造 ,通过改变公用工程使用状况等易实施的措施 ,节能可达 30 %。     

基于混合优化算法的多杂质废水回用网络的优化设计

废水回用网络(Wastewater reuse network，WWRN)的优化设计是过程工业减少废水产生的关键所在。设计中所面临的主要困难是如何建立一个有效的过程流程，使水流股能进行有效的分配，同时保证清洗的质量。笔者提出了多杂质WWRN的有效优化设计方法，建立了多杂质WWRN的混合整数非线性规划(MINLP，Mixed integer nonlinear programming)超结构模型。由于MINLP问题求解困难，因此采用了自适应模拟退火遗传算法进行求解。该混合算法不仅克服了一般算法求解过程难于收敛或容易陷入局部最优的缺陷，而且自适应调整步长和交叉及变异概率的策略提高了算法的计算效率。对实例的研究结果表明，该混合算法能找到全局最优解，且计算时间可满足要求，另外，该算法也不要求提供初始可行解。     

过程工业中具有能量集成的用水网络优化设计

Effective utilization of water and energy is the key factor of sustainable development in process industries, and also an important science and technology problem to be solved in systems engineering. In this paper,two new methods of optimal design of water utilization network with energy integration in process industries are presented, that is, stepwise and simultaneous optimization methods. They are suitable for both single contaminant and multi-contaminant systems, and the integration of energy can be carried out in the whole process system, not only limited in water network, so that energy can be utilized effectively. The two methods are illustrated by case study.