[发明专利]一种蒸汽热网建立、优化及改造方法

权利要求书

1.一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法，其特征在于，包括下步骤：

对蒸汽管网建立节点处的水力平衡方程；

建立热平衡方程，求得管线段的压降和温降；

联立上述水力平衡及热力平衡方程，求解多热源联合供热的闭合式蒸汽热网模型。

2.如权利要求1所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法，其特征在于，所述水力平衡方程是针对含有l个节点、m条管段、n个闭环回路的蒸汽管网，由基尔霍夫第一定律建立节点处的流量守恒方程：

LR＝Q (1)

其中：L为节点管道关联阵；R为各个管道内的流量向量，R＝[R1,R2,…,Rm]T；Q为各节点净质量流量的向量，Q＝[Q1,Q2,…,Ql]，流入该节点为正值，流出该节点为负值。

3.如权利要求1所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法，其特征在于，所述管线段的压降公式为

ΔH＝ε|R|R+ΔZ-P (2)

式中：P为闭合回路中管网水泵的压力降矩阵，不存在水泵时，取P＝0；ε为管线段的阻力修正系数；△Z为管线段地理标高最大值与最小值的差值。

4.如权利要求1所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法，其特征在于，所述管线段的温降与管线段的焓降和散热量有关，所述焓降的计算式为

其中：h_in，h_out为管段进、出口焓值；V_in，V_out为管段进、出口流速；Q₁为管线段的热损失；q为管线段的质量流量；

所述散热量所述单位长度管线段的热损失Q₁的计算式为

Q_l＝KπD_o(T_m-T_a) (4)

式(6)中，管线段的外径DO与换热系数K计算式分别为式(7)和(8)：

D_o＝D_m2δ_p+2δ_isu1+2δ_isu2 (5)

其中：Tm为蒸汽温度；Ta为环境温度；Dm为管道内径；δp为管壁厚度；δisu1，δisu2分别为内、外层保温层厚度；λp，λisu1，λisu2分别为管道管壁导热系数、内层保温层导热系数与外层保温层导热系数；h_m为蒸汽和管壁的对流换热表面传热系数；h_a为管道外保温层和外界环境的对流换热表面传热系数；h_r为管道外保温层与外界环境的辐射传热系数。

5.一种模型与量化指标结合的蒸汽热网优化方法，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法，所述模型与量化指标结合的蒸汽热网的优化方法还包括以下步骤：

设定可用管道集，构建蒸汽热网管道组成向量；

设定评估热网运行效益的量化指标。

6.如权利要求5所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网优化方法，其特征在于，所述可用管道集为当前热网所有管道类型与改造可选管道类型的集合；所述蒸汽热网管道组成向量为在管道数量为m的热网中，改造前的管道组成向量为A＝[a₁,a₂,...,a_m]，其中a_i∈S_tube，改造后的管道组成向量为Β＝[b₁,b₂,...,b_m]，其中b_i∈S_tube。