换热网络是化工、炼油等过程工业中能量回收利用的重要系统,其设计水平的高低对过程系统的能耗和经济性有着重要的影响。随着换热网络的综合优化逐渐成为人们研究的热点问题,而现有的各类换热网络的综合方法都存在一定的缺陷和问题,因此,有待进一步深入研究。归纳换热网络综合方法,主要分为分步综合法和同步综合法,夹点分析法是分步综合法的典型代表,它从能量角度进行分析问题,同步综合法主要用到的是数学规划法。分步综合法和同步综合法主要是从单目标角度实现换热网络的优化设计,为了更好的权衡各个子目标,本文从多目标角度,利用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行换热网络综合并考虑对环境的影响,围绕这一主题,主要开展的研究工作如下：1.基于换热网络超结构,建立了以投资费用、公用工程费用和环境影响为目标的换热网络多目标优化的混合整数非线性规划(MINLP)模型,模型中去除了等温混合假设和引入了温差修正系数,同时允许采用多公用工程,这样,使得建立的模型相比已有的文献中的模型更具一般性,但同时也更复杂。为了求解这一复杂模型,求解过程中分为结构优化和参数优化两大步进行,为了降低模型的复杂性和计算量,结构优化时采用了简化结构的启发式规则,参数优化时采用了能量回收最大化原则,建立了求解热负荷分布的线性模型。考虑到模型的非凸性,传统的多目标优化算法可能会失效,选取了随机搜索能力较好的NSGA-Ⅱ算法来实现换热网络的多目标优化。求解带多公用工程的问题时,仅在已有的方法的基础上增加了一个简单的带约束的非线性模型,并没有增加问题的难度。2.考虑到环境质量越来越为人们所重视,提出了以温室气体排放量作为环境影响程度的衡量标准,这样在换热网络优化过程中可以兼顾能耗、经济和环境影响,使得对换热网络优化问题的研究更加符合当前形势。3.借助于MATLAB-GUI设计平台,在已有的换热网络综合软件系统HenDesign的基础上,开发了基于NSGA-Ⅱ算法的换热网络多目标优化模块,并结合一个案例介绍了软件的具体功能设计和操作步骤,丰富了软件系统HenDesign的内容。4.根据建立的模型和提出的方法,对两个简单案例和一个工程案例进行了换热网络的综合优化,其中有一个案例带有多公用工程。每个案例均获得了令人满意的结果,其中各个案例中得到的Pareto前沿,清晰明了的显示了各个目标间的关系,从单目标角度看,得到的年度总费用最低的结果相比其他文献的结果较优。总的来说,案例结果证明了所提出的方法的有效性和可行性。