随着经济的迅速发展,全球能源消耗日趋增多,且能源供应严重不足。换热网络作为过程工业回收系统能量的主要工具之一,对提高能量回收效率,合理有效地节能减耗具有重要意义。多年来,换热网络优化问题的研究取得了显著的成就,但大多数换热网络优化方法仅考虑经济性,忽略了可操作性、可控性等网络性能,而旁路优化设计为该领域提供了新的研究思路。一般的换热网络综合方法不会设置旁路或者足够的分流,仅用公用工程调节目标温度,因而常常不能满足自由度要求,网络的控制性能较低。为此本文提出在原有网络上增设旁路的设计方法,以所有潜在旁路的开度大小为调节手段,以最少操作费用为目标函数,采用粒子群算法求解模型,通过优化不仅同时确定了旁路的数目和位置,而且还给旁路设置了最优初始开度。通过三个应用算例验证了该方法是有效的。在换热网络运行过程中,要求满足工艺目标温度,最大可能的降低干扰因素的影响,使网络平稳运行,并能节省费用。本文为了分析旁路对换热网络的控制性能,对某些物流的运行参数设置了几类干扰作用,并以旁路开度大小为调优变量,仍以最低运行费用为目标函数进行求解计算。利用三个算例说明了旁路调节的在换热网络控制和节能方面的有效性。从换热网络结构出发,根据控制理论,结合图论的方法和关联矩阵,计算出网络的结构可控性矩阵,从而判断网络是否满足可空性要求,并引入控制信息通道冗余度分析方法,通过对不同控制方案下冗余度的比较分析,选出最优的控制方案。并且通过三个算例验证了该方法的可行性。