节水节能是我国实现可持续发展的重要举措,也是企业的实际生产要求。工业中的净循环冷却水系统是生产工艺的重要组成部分,能够稳定生产效率、保障生产安全,但会消耗大量水资源和电能。我国企业早期对净循环冷却水系统设计和操作方面的理论研究及经验积累不够重视,以致有些系统在设计选型、运行参数设定方面存在诸多不合理的地方,造成了不必要的资源浪费。因此,企业有必要对净循环冷却水系统的节水节能水平进行提高。本文针对这个问题,对净循环冷却水系统的运行过程进行优化研究,分析并建立各部件的热力、水力模型,探索可用于该运行优化问题的的优化方法,以实现净循环冷却水系统运行功耗最小化的目标。本文在完成对净循环冷却水系统工作机理分析的基础上,建立了各部件以及整个系统的热力、水力模型,基于超结构概念对系统主要设备模型进行了扩展,并提出了一种改进的遗传模拟退火嵌套算法用于运行过程的优化研究。本文的主要研究工作如下:（1）分析净循环冷却水系统的主要部件,包括冷却塔、风机、水泵、换热器、调节阀和管道等,着重研究了冷却塔的冷却机理和换热器的热传递过程。在对系统工艺流程和各部件运行机理分析的基础上,建立了各部件的数学模型。（2）基于超结构概念对净循环冷却水系统中主要设备的模型做了扩展研究,建立了换热器、水泵和冷却塔的单元超结构模型。通过分析净循环冷却水系统的运行优化过程,对决策变量中的整数变量和连续变量进行了分类,并确定了系统运行优化目标函数及约束条件。（3）研究净循环冷却水系统的运行优化方法,针对基本遗传算法在求解运行优化问题时容易陷入局部最优的问题,将模拟退火算法与遗传算法相结合,提出一种基于遗传模拟退火算法的混合整数非线性优化问题求解方法,并对净循环冷却水系统运行优化问题进行求解。最后,在已有研究的基础上,进行了净循环冷却水系统仿真平台开发,为系统运行优化提供了良好的仿真平台。