在石油化工生产中,一些物流需要加热,另一些物流需要冷却,换热网络把这些物流匹配在一起,利用热物流加热冷物流,提高系统的热回收,减少公用工程加热与冷却的负荷,从而达到节能的目的。换热网络需要具有最小投资费用和运行费用,并满足在各种约束条件下,把每一物流由初始温度加热或冷却到目标温度。换热网络的设计是一个优化问题,是石油化工生产节能技术研究的重要方面。换热网络的设计一是朝着智能化方向发展,一是需要借鉴更多的经验知识。本文把粒子群优化算法加以改进,结合经验设计规则,运用到换热网络的设计中,目的在于提高换热网络设计过程的智能化、快速性和设计结果的优良性,提高企业的经济效益。本文采用不同的超结构模型分别描述无分流和有分流换热网络,提出了换热网络的粒子群同步综合设计法,以最小总费用为设计目标,同步考虑投资费用和运行费用。在无分流换热网络的设计中,以换热网络中各个换热器的换热量为演化个体,按照一定的顺序,借鉴夹点技术的设计规则,按照粒子群算法寻优设计,计算各个换热器的存在及其换热量的大小。在有分流换热网络的设计中,以各流股在各级的分流情况为演化个体,采用两级优化方法,首先采用遗传算法优化各流股在各级的分流股数,再在确定的分流股数下,采用粒子群优化算法计算最佳分流情况。整个设计解决了各个换热器的换热量受到多种约束条件、相互制约等影响设计的难题,仿真研究证明了设计方法的可行性和优越性。以某炼油厂的常减压蒸馏过程换热网络的设计为实际仿真对象,解决了实际目标温度是一个范围而不是定值的问题,设计的换热网络的总体性能较好。本文的研究工作证明了粒子群优化算法等优化技术在换热网络节能设计中的可行性,并具有较好的效果,可以进一研究与完善,以提高换热网络设计的智能性和节能效果。