节能降耗是工业发展的主题,缩减生产成本是企业的实际生产要求,但是由于我国对循环冷却水系统没有足够的重视,系统操作缺乏理论支撑,导致风机与循环水泵余量过大,造成能耗的严重浪费现象,也浪费了投资成本。在这种背景下上海宝钢节能技术有限公司提出了“工业流体系统节能关键技术研究与应用”项目。本文研究内容为该课题的一部分。造成该问题主要是由于在净循环冷却水系统组件设计选型过程中大多只考虑了“满足最大换热需求”的基本需求,而在组件设备设计选型与各种换热工况的匹配上缺乏深入研究,这就很容易造成设备运行效率低下,增加运行成本,同时也会浪费很多投资成本。针对上述问题,本文在对循环冷却水系统进行深入分析的基础上,建立了系统的机理模型,然后根据所建模型研究了系统的设计优化,主要工作归纳如下:1、循环冷却水系统设备众多、结构复杂,本文建立了各个组件的机理模型。对于换热器和冷却塔两个核心换热设备,其机理模型复杂,影响因素较多,因此分别分析了这些因素对模型输出的影响,获得对机理模型的进一步了解,研究了其工程设计方法。这些模型为系统的设计优化奠定了基础。2、针对目前循环冷却水系统在设计时存在设备选型不合理的问题,建立了净循环冷却水系统的选型优化模型,并且在建立模型时考虑了系统的不同运行工况,提高了选型优化模型的准确性,从而可以确定出更加合适的设备型号,进一步降低系统能耗。3、对过程综合问题进行介绍,并简要概括了过程综合问题若干解决方案。将净循环冷却水系统设计优化模型转化为混合整数非线性规划(MINLP)问题,采用遗传算法与内点算法组成的分层嵌套算法进行求解。4、开发了循环冷却水节能优化软件。软件包含管网绘图、管网参数设置、优化参数配置、优化运行、结果输出等功能。最后,针对具体实例应用软件进行设计优化,取得了预期的结果。