循環(huán)冷卻水系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于化工、電力、煉油等行業(yè)中，其水耗和能耗非常高，研究循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)水節(jié)能和運行優(yōu)化具有重要意義。 本文對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中重要設(shè)備冷卻塔進行建模分析，驗證了模型的準(zhǔn)確性，利用該數(shù)學(xué)模型對冷卻塔進行嚴(yán)格計算，在不同空氣狀態(tài)、不同水與空氣進料質(zhì)量比和不同進塔水溫情況下，分別得到了空氣干球溫度、空氣濕度和冷卻水溫度在塔內(nèi)沿塔高的變化規(guī)律；建立系統(tǒng)的費用模型，以某一單塔單換熱用戶系統(tǒng)為例，研究系統(tǒng)中水與空氣質(zhì)量比、循環(huán)水量和換熱器面積對系統(tǒng)設(shè)備費、操作費和總費用影響規(guī)律；針對兩塔三用戶系統(tǒng)，采用換熱用戶來自一個塔就回同一個塔方案，得到6種結(jié)構(gòu)組合，隨著換熱用戶和冷卻塔數(shù)目的增加，匹配方案將按幾何級數(shù)遞增，為快速準(zhǔn)確地找到*優(yōu)匹配方案，須采用合理的優(yōu)化算法解決。 針對多冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，建立了基于遺傳算法的優(yōu)化算法，以循環(huán)水量、空氣流量、換熱用戶與冷卻塔匹配方式及首次被引入的換熱器換熱面積作為優(yōu)化變量，并結(jié)合冷卻塔嚴(yán)格數(shù)學(xué)模型同步優(yōu)化求解冷卻塔出塔水溫，找到冷卻塔與換熱器之間的*優(yōu)匹配方式。以二塔三用戶系統(tǒng)為例，采用遺傳算法同時進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化計算，得到了更優(yōu)的匹配方式、出塔水溫、*佳換熱面積及進出每個換熱器的循環(huán)水溫度和流量等，三種空氣狀態(tài)下循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總費用分別降低51.7%、47.4%、27.9%。通過算例優(yōu)化結(jié)果可看出，采用遺傳算法對多冷卻塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)同時進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化效果明顯。 采用上述優(yōu)化算法對大型工業(yè)實例進行優(yōu)化，在三種不同的環(huán)境條件下，對MDI算例兩塔五換熱用戶的優(yōu)化，總費用分別降低約41%、31%、29%；TDI算例八換熱用戶分別用單塔進行參數(shù)優(yōu)化，用兩塔和三塔同時進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化后，單塔總費用降低25%，兩塔和三塔總費用降低幅度約75%；以上結(jié)果表明，同時進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化，可以減少資源的浪費。為實際工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能降耗提供可靠的理論依據(jù)。