集中供热锅炉采暖蒸汽管线热损失原因分析和解决方法

  集中供热锅炉采暖蒸汽管线热损失原因分析和解决处理办法

  独山子石化于1989年建成了全长5400米的厂外蒸汽线，主要用于供热及生活热水。2002年建成集中供热锅炉后，逐步缩减蒸汽供热面积，在2005年实现全区采用集中供热锅炉采暖，取消了蒸汽供热。目前厂外蒸汽线只负责为居民生活、澡堂和宾馆热水提供热源。根据检测数据计算，发现蒸汽线热损失严重，造成巨大的能源浪费，增加了企业运行管理费用，因此必须尽快予以解决。

1 现状分析

   为了便于分析，选取2007年和2008年1、2月各蒸汽计量点的统计数据作分析，可以看出，厂外蒸汽线2007年平均热损失率54.95%，仅2008年1、2月平均热损失率就达到了74.85%，造成的能源损失是非常严重的。

2 原因分析

   针对厂外蒸汽线热损失严重的问题，下面从蒸汽品质、外保温、蒸汽流速和管托热损失等四个方面进行分析。

   2.1  蒸汽品质

   2007年7月10日至7月14日蒸汽出厂参数见表2。

   从表2的数据可以看出，出厂蒸汽的参数是满足设计要求的，因此蒸汽供应品质不是造成厂外蒸汽线热损失的原因。

   2.2  外保温

   通过对现场供热蒸汽线保温检查，架空蒸汽线保温外观情况较好，而地下管线保温脱落较严重，特别是由独山子客运站至二中东北角处的蒸汽线，保温层脱落严重，管线保温已不能满足要求。为了便于分析，我们于2008年5月7日至5月9日选取八个监测点对架空蒸汽线和地下（有管沟）蒸汽线保温层外部温度进行了检测分析。

   依据中华人民共和国国家标准《[URL=http://www.china-heating.com]热力[/URL]输送系统节能监测方法》GB/T15910-1995，保温结构表面温升应不超过表4或表5规定的允许最大表面温升。从表3、表4和表5的数据对比可以看出，架空和地下蒸汽管线表面温度都超过了国家技术标准的要求，可见蒸汽管线外保温不达标是造成蒸汽线热损失严重的原因之一。

   2.3  蒸汽流速

   为保证蒸汽在输送过程中的热品质，要求达到一定的蒸汽流速，称为经济流速。当蒸汽流速低于经济流速时，将增大蒸汽在输送过程中的热损失。为考察厂外蒸汽线在蒸汽输送过程中的流速，我们针对厂外蒸汽线，按照蒸汽最大负荷20t/h，分8段、19个用汽点对厂外不同管径蒸汽线的流量和流速进行了测算，见表6、表7。

   从表6、表7数据对比，可以看出，按照最大运行负荷计算，近端的DN150和DN200管径的蒸汽线均能满足经济流速的要求，但是远端的DN150、DN300和DN500管径的蒸汽线的由于输送距离长、负荷逐步降低及管径与蒸汽负荷不匹配等原因，蒸汽流速远远低于经济流速，是造成厂外蒸汽线热损失大的原因之一。

2.4  管托热损失

   随着节能工作的深化，通过应用新型高效供热保温材料，在提高管道保温水平，减少管道热损，已经取得共识。但对于管托的热损，尚未引起普遍重视，因此，在这里对管托热损失进行一次分析。我们知道，目前在蒸汽管线上使用的管托是由钢制管托支撑板与工艺管道焊接，底板放置在支架梁上，管托的热损是通过支撑板与肋板导热、底板散热（对于钢支架底板还存在导热），把工艺介质热量散发到大气中，造成蒸汽管道热损失。

   目前厂外蒸汽管线总长5400米，共有管托609个，采用的是普通钢制管托，这类管托支撑板、肋板从管道接出（管外壁温度接近介质温度），管托底板直接放置在土建钢架梁上，管内高温介质的热量通过这些热桥、管托底板把大量的热量散发到周围环境中，其造成的蒸汽热量损失可由以下计算得出：

     对公称直径≤900mm的管道平均热损以q0表示 （单位：kcal/m.h）。

     单个管托热损计算

     每个管托通过支撑板等热桥热损可采用平壁热损公式计算：

      q=■=■=3003.8kcal/m2·h

     式中：tp——管外壁温度。取蒸汽平均温度，（179+154）/2=166.5℃

      ta——环境温度。取独山子地区常年平均温度7.3℃

      δ——肋板高δ=0.15m

      λ——钢的导热系数λ=39kcal/m·h℃=163.8 kJ/m·h℃

      αS——保温层表面至周围环境的给热系数

     管托底板面积f=0.2×0.6=0.12m2。

     管托支撑板与肋板由于部分处在保温层内，其导热面积要比底板小得多。一般认为按管托底板面积的60%取值较为合适。

     q1=2837×0.12×60%=213.3kcal/h个=895.86 kJ/h个

     每个管托保温热损：

     q2=0.6m/个×q0=0.6q0kcal/h个=2.52q0kJ/h个

     管托总热损：

     q=q1+q2=（213.3+0.6q0）kcal/h个=（895.86+2.52q0）kJ/h个

     全线管托热损量Q：

     Q=（895.86+2.52q0）kJ/h个×609个=（545578.7+

     1534.68q0）kJ/h

     全线管托全年热损量Q全年：

     Q全年=（545578.7+1534.68q0）kJ/h×24×365

          =（4779269762+13443797 q0）kJ

          =（4779.269762+13.4438q0）GJ

    由上式可以看出，管托的热损量也是非常之大，是造成蒸汽线热损的原因之一。

    综上所述，目前厂外蒸汽线热损失超标的主要原因是蒸汽线外保温不达标、管内蒸汽流速远低于经济流速及其管托热损过大，无法适应现在的运行工况造成的。若想根本改变现状，只有采用更加高效，结构合理的保温方式，按照实际最大负荷对蒸汽线管径重新进行计算，从而使蒸汽的实际流速达到蒸汽的经济流速指标，同时对管托进行保温处理，进一步降低管托热损失，才可以彻底解决该问题，这样不仅增加了经济效益，同时增加社会效益。

   通过以上分析，蒸汽线外保温不达标及其管托热损过大是造成厂外蒸汽线热损失超标的主要原因。因此，应对蒸汽线外保温、蒸汽线管径和管托进行计算、处理，建议采用自动补偿耐高温预制直埋式保温管解决蒸汽线保温问题，采用与实际负荷相匹配管径的蒸汽线，确保蒸汽流速在经济流速范围内，同时采用隔热管托解决管托散热问题，可彻底解决厂外蒸汽线热损失超标问题。