《化工工業園區全局水網路系統最佳化與集成》是依託大連理工大學,由劉琳琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：化工工業園區全局水網路系統最佳化與集成
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉琳琳
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
化工工業園區是世界化工行業實現環境友好和可持續發展的必經途徑。用水系統是化工園區的重要組成部分，目前化工園區中各單廠用水獨立，存在消耗大和成本高等問題。因此，針對化工園區的全局水網路最佳化與集成研究成為降低水消耗，解決用水瓶頸的有效科學方法之一。本項目以園區全局水網路為研究對象，以系統科學理論為基礎，考察單廠間水資源的回用路徑，通過提出設有“公共區域”的網路互動方式，建立能夠突破廠際限制、實現廠際間水資源合理分配與可持續利用的水網路綜合新方法；同時，以多工況下的系統柔性設計為研究目標，探索針對廠際間水再分配網路的調節策略，解決不同工況下最優調節方案的識別問題；並考察工業園區中用水與用能的耦和關係，在水網路系統最佳化的基礎上開展園區用水與用能的同步集成研究。本項目研究旨在探索從全局角度實現園區節水降耗與污染減排的科學方法，研究成果能夠為以工業園區為背景的大規模網路集成研究和實際套用奠定理論基礎。
結題摘要
化工工業園區作為化工企業集群與共生的主流模式為資源的共享與節約提供了廣泛機會，因此在現有工藝條件下挖掘水資源循環利用的可能性，尤其是突破過程和廠際限制，開展化工工業園區中單廠及廠際間水資源的合理分配、使用和再生研究，對於進一步推進化工工業的節水和降污具有非常重要的現實意義。本項目以園區全局水網路為研究對象，以系統科學理論為基礎，圍繞工業園區水網路綜合重點開展了三部分內容的研究：（1）在考察化工工業園區中單廠與單廠、單廠與園區用水關係的基礎上，首先開展了新的園區水網路綜合方法研究。提出基於單廠的水網路互動新方式；分別構建考慮廠際間直接回用與間接回用的園區水集成超結構；並考察廠際間集中再生與廠內離散再生操作的配置與選擇問題；建立MINLP數學模型分別以水資源的節約與經濟學最優為目標進行網路綜合，其中通過引入一系列的結構約束提高網路的可操作性。（2）園區多階段規劃方法研究。將園區建設與園區規模變化等發展情況所導致的多工況問題分解為兩個子問題：可預測問題與不可預測問題，分別對應網路的設計型與改造型規劃。其中前者為獲得園區用水的長遠多階段最優規劃設計，建立了一個包含單階段內水資源分配及多階段間分配關係的MINLP數學模型進行網路最佳化設計。後者則在模型中引入了對於已有網路信息的描述，以及調控措施約束，方法可根據不同的調控要求最佳化出滿足設計及操作要求的調控措施。（3）考察工業園區用水與用能的耦和關係，建立水、能兩系統耦合超結構，分別採用序貫連續與同步求解策略實現用水與用能的分步與同步最佳化綜合，並對兩種方法進行分析與比較。基於上述一系列工作，本研究按計畫開展了項目預設內容的研究，達成研究目標，所提方法在化工工業園區實現資源的有效分配、促進清潔生產、提高循環經濟效益等方面有均廣泛的套用與推廣價值，對系統集成方法論的完善有重要意義，並為今後考慮更多資源同時利用的大規模系統集成研究奠定了堅實的理論基礎。
