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《大连理工大学》 2001年
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废物最小化为目标的质量集成方法研究

薛东峰  
【摘要】: 日益严重的环境和资源问题已经威胁到人类的生存和社会的发展。作为 实施可持续发展战略的最佳模式和技术手段的清洁生产成为广大学者和企业 界研究的热点。如何实现清洁生产的问题还未得到很好的解决。本文以废物 最小化为目标,对清洁生产重要的支持和实现技术——质量集成进行了研 究:从过程系统工程的基本理论出发,首次提出质量综合利用原则,建立了 过程废物最小化的集成框架;对废物最小化的定量化方法—质量交换网络综 合、质量集成及其方法进行研究,并对质量集成问题建立超结构数学模型, 以定量确定过程的废物最小化方案;为求解模型构成的混合整数非线性规划 (MINLP)问题有针对性地开发了自适应模拟退火遗传算法(ASAGA),从 而为定量化确定废物最小化最优操作方案提供了有效的工具。上述工作的具 体开展为: 1.建立了过程废物最小化集成框架:现有的研究主要集中于策略研究和 定性化方法,对过程废物的实质和演变缺乏认识,未能给出可操作的废物最 小化方案。本文总结了过程物料在使用中的演变及废物产生过程,借鉴总能 系统概念,首次提出了过程质量(物料)综合利用原则,以此作为废物最小 化集成框架的基础;以工艺闭路循环思想为核心,结合现有的定性化方法和 定量化方法,建立了过程废物最小化的集成框架;对废物最小化的经济性进 行分析,指出它与传统工艺的差别和优越性;将质量和能量综合利用原则应 用于乙烯装置急冷系统的实际工程改造,确定优化的过程改造方案,体现了 所提出策略对工程实践的指导作用。 2.质量交换网络(MEN)综合是有效的废物最小化定量研究方法,国 外对质量交换网络综合问题进行了许多研究工作,而在国内目前还鲜见报 道。本文在国内较早对质量交换网络综合问题进行了系统研究,详细阐释了 质量交换网络的定义、基本概念和研究进展,以推动国内清洁生产技术的发 展;着重描述了重要的可视化工具,对质量交换网络综合方法进行了评述和 分析;最后,对各种综合方法进行比较,指出目标设定法和数学规划法相结 合的方法是最为可行的MEN综合方法,并进行了探讨。 3.对过程进行优化综合,存在路线和单元的选择,与相应的参数交织 在一起,很自然地就形成了混合整数非线性规划问题。本文针对过程流程优 大连理工大学博士学位论文 化综合问题的MINLP特性,分析了现有MINLP超结构建模的策略和求解方 法:在分析过程的单元选择、过程截断和循环操作等超结构数学模型基础上, 对过程的质量集成进行超结构建模研究;对比末端治理、过程中间处理和质 量集成方案,探讨三者的差别,阐明了质量集成对提高过程效率的重要意义。 4.过程综合问题通常表现为非凸、非线性和多峰的复杂组合优化问题, 而现有的算法很难求得这类MINLP 问题的全局最优解。传统的模拟退火在 全局优化能力与速度方面,以及遗传算法在局部搜索能力方面的不足限制了 它们的应用.本文在概述遗传算法和模拟退火算法的基本特征和改进研究工 作的基础上,分析了现有模拟退火方法结构上的弱点,采取新的结合方式将 擅长全局优化的邀传算法嵌入到模拟退火算法中,以强化其内层结构优化, 同时为保证算法的性能并提高算法的计算效率,采用了自适应调整遗传算法’ 的交叉和变异概串以及自适应调整模拟退火步长的策略,形成了自适应模拟 退火遗传算法:经过一系列综合测试实例证实,ASAGA算法能较好地处理 非线性约束优化问题;在适当处理整数变量后,ASAGA算法可将MINLP转” 化为NLP问口加以求解,对典型过程综合MINLP问题的试算说明该算法能 够有效求解过程综合MINLP问题。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:X38

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【引证文献】
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1 李英;废水最小化的过程集成方法研究[D];大连理工大学;2003年
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1 谢会;列队竞争算法求解多组分质量交换网络[D];武汉理工大学;2010年
2 李丽娟;连续与间歇过程的质量交换网络综合[D];大连理工大学;2011年
3 孟小琼;具有能量集成的用水网络优化设计方法研究[D];大连理工大学;2003年
4 李蕾;单杂质能量集成用水网络优化设计研究[D];大连理工大学;2006年
5 高志辉;费用最小的质量交换网络综合研究[D];大连理工大学;2007年
6 王猛;能量集成的多杂质用水网络优化设计[D];大连理工大学;2010年
7 李秀峰;分级超结构法综合热集成的质量交换网络[D];大连理工大学;2010年
8 王敬凯;考虑压降的能量集成水网络优化设计[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
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7 马江;;南水北调西线工程与西部地区发展循环经济[A];中国海洋学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年
8 滕春贤;李磊;田广悦;李皓白;;一类非线性两级整数规划问题的全局优化方法[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(下卷)[C];2000年
9 张启义;张智;梅冬;;遗传神经网络在公路物资运输量预测中的应用[A];中国运筹学会第十届学术交流会论文集[C];2010年
10 葛体达;黄丹枫;宋世威;陈恩桃;王澍;;有机农业与有机食品生产——未来循环经济型生态农业产业导向[A];2008园艺学进展(第八辑)——中国园艺学会第八届青年学术讨论会暨现代园艺论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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1 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
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4 程朗;基于多测距仪的AUV三维避碰方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 李筱磊;CCPM在造船项目计划管理中的应用研究[D];大连理工大学;2010年
8 张雪;基于聚类的改进蚁群算法对VRPTW问题的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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1 李保红;水分配网络设计与改造方法研究[D];大连理工大学;2001年
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3 张香平;尿素生产系统热力学研究及流程模拟开发[D];大连理工大学;2002年
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7 肖武;基于流股有效温位的大规模多流股换热器网络综合[D];大连理工大学;2006年
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1 赵亮;公用工程系统能量综合与优化设计方法研究[D];大连理工大学;2004年
2 高志辉;费用最小的质量交换网络综合研究[D];大连理工大学;2007年
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【二级引证文献】
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2 纪红兵;佘远斌;;绿色化学化工基本问题的发展与研究[J];化工进展;2007年05期
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1 周建仁;区域水资源分配网络优化集成技术与应用[D];山东大学;2011年
2 肖武;基于流股有效温位的大规模多流股换热器网络综合[D];大连理工大学;2006年
3 陈理;基于传质浓度差同步优化多组分质量交换网络[D];大连理工大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 李丽娟;连续与间歇过程的质量交换网络综合[D];大连理工大学;2011年
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10 葛瑞法;绿色化学发展及环境应用的哲学思考[D];山西大学;2008年
【二级参考文献】
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7 袁希钢;混合整数非线性规划与化学工程系统最优化计设——(Ⅰ)一个用于工程系统最优设计的混合整数非线性规划方法[J];化工学报;1991年01期
8 许锡恩,郑国文,成思危;多产品间歇化工过程最优设计的研究——启发法[J];化工学报;1993年04期
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【相似文献】
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1 薛东峰,陈理,袁一,姚平经;质量交换网络综合[J];现代化工;2001年06期
2 肖忠东,孙林岩;工业废物最小化管理研究[J];科研管理;2002年03期
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7 王江峰,沈静珠,李有润,胡山鹰;不相容多组分质量交换网络综合[J];化工学报;2004年02期
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6 熊忠华;潘自强;范显华;王拓;;清洁解控研究进展及在放射性废物最小化中的应用[A];全国核与辐射设施退役学术研讨会论文集[C];2007年
7 马蔚钧;胡山鹰;沈静珠;李有润;;质量交换网络集成的状态空间法[A];过程系统工程2001年会论文集[C];2001年
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9 熊忠华;潘自强;范显华;王拓;;清洁解控研究进展及在放射性废物最小化中应用[A];放射性废物处理处置学术交流会论文集[C];2007年
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7 李仁主 许云 崔彤;边治理边破坏问题要尽快解决[N];中国花卉报;2004年
8 罗城仫佬族自治县县长 吴家权;奋力推进仫佬族地区科学发展[N];广西日报;2010年
9 本报记者 任丽梅;“创新2020”为新兴产业提供支撑[N];中国改革报;2011年
10 李铁军;泰达循环经济领先全国[N];北方经济时报;2005年
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1 薛东峰;废物最小化为目标的质量集成方法研究[D];大连理工大学;2001年
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3 李保红;水分配网络设计与改造方法研究[D];大连理工大学;2001年
4 艾秋红;基于废物最小的O,S-二甲基硫代磷酰胺连续生产过程开发[D];湘潭大学;2008年
5 王慧;制造过程产能柔性及其若干关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵民洋;基于NSGA-Ⅱ的放射性废物最小化管理系统的设计与实现[D];南华大学;2012年
2 谢会;列队竞争算法求解多组分质量交换网络[D];武汉理工大学;2010年
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4 张铭鑫;面向产品的质量数据管理方法的研究[D];合肥工业大学;2005年
5 李秀峰;分级超结构法综合热集成的质量交换网络[D];大连理工大学;2010年
6 郭晓菡;基于计算机仿真技术的施工成本、进度、质量集成控制方法研究[D];浙江大学;2004年
7 何平;西昌XX住宅项目施工过程管理研究[D];西南交通大学;2012年
8 李贵夫;制造过程的产能柔性及其质量控制技术研究[D];济南大学;2008年
9 王猛;能量集成的多杂质用水网络优化设计[D];大连理工大学;2010年
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