随着社会经济的快速发展,能源消费的不断增长和能源供应日趋紧张已成为当今世界面临的巨大挑战,而提高能源利用效率和发展低碳经济已成为人们的共识。热集成系统作为石油、化工等过程工业重要的组成部分,其优化改造对指导企业增产、节能降耗、降低成本具有重要意义。因此,对于热集成系统的优化改造问题受到了越来越多的关注,已成为国内外学者的研究热点之一。废热回收(WHR)对于进一步提升基础能源利用效率、降低企业成本和增强企业竞争力具有重要意义,其研究也是人们关注的焦点之一。但目前,尚未有集成多种废热回收系统的高维多目标热集成系统优化的研究。因此,本文提出了一种考虑废热回收的热集成系统高维多目标优化方法,围绕这一方法,本文开展了如下工作:1、通过对废热回收系统的Aspen模拟,建立了以废热回收量、热源温度为自变量,废热系统的冷、热或电的输出为因变量的废热回收模型。该模型消除了废热回收系统内部各变量对系统的影响,使得模型能够易于与热集成系统联合优化求解。2、建立以集成系统能源消耗、废热回收系统输出、年度改造投资费用和年度改造投资收益为目标的非等温混合分流分级超结构模型的热集成系统的MINLP数学模型。3、基于NSGA-Ⅲ算法提出求解高维多目标的考虑废热回收的热集成系统优化方法。通过对原油预热系统的工业实例进行优化改造,其优化结果验证了所提出方法的有效性与实用性。4、应用所建立的模型及提出的求解策略,对两个大规模的案例进行了优化改造。研究案例表明,集成WHR系统可以进一步提高能源利用效率,减少总的年度费用,同时还可以针对不同的用户群体,提供不同的优化解决方案。验证了本文所提方法的实用性与优越性。