蒸汽初始溫度對供熱半徑的影響研究

白四紅 趙向南

摘要：隨著我國國民經濟的快速發展，各種工業熱負荷及民用熱負荷迅速增長，尤其是工業用蒸汽的需求量更是增長迅速，為熱電廠帶來了可觀的經濟效益。然而，大部分工業企業與電廠之間的距離相對較遠，無論從節能、環保還是社會綜合效益方面來看，積極發展長距離供熱都是以后需要研究和大力發展的方向。因此，如何在滿足遠距離熱用戶用汽參數的同時，對電廠供熱蒸汽初參數、流量、供熱管徑、管道保溫厚度及管道布置方式等合理配置，使蒸汽介質的壓損和溫降控制在合理范圍內，提高供熱距離，這是目前電廠和相關科研技術工作者最關心和亟待解決的問題。

關鍵詞：蒸汽;初始溫度;供熱半徑;管徑

1背景

隨著我國國民經濟的快速發展，各種工業熱負荷及民用熱負荷迅速增長，尤其是工業用蒸汽的需求量更是增長迅速，為熱電廠帶來了可觀的經濟效益。然而，大部分工業企業與電廠之間的距離相對較遠，目前現有的國家規范對蒸汽供熱距離的規定已經不能滿足工業發展的要求，基于此需要采用蒸汽的長距離供熱。

城市用熱是大批量、持續穩定的消耗熱負荷，有利于供熱系統的調節，供汽的可靠性更高，長距離供熱充分發揮了集中供熱的整體效益，并能夠減少城市環境的污染。無論從節能、環保還是社會綜合效益方面來看，積極發展長距離供熱都是以后需要研究和大力發展的方向。因此，如何在滿足遠距離熱用戶用汽參數的同時，對電廠供熱蒸汽初參數、流量、供熱管徑、管道保溫厚度及管道布置方式等合理配置，使蒸汽介質的壓損和溫降控制在合理范圍內，提高供熱距離，這是目前電廠和相關科研技術工作者最關心和亟待解決的問題。

國內外的相關學者對蒸汽管網長距離輸送的研究進行了大量的探索，獲得了大量的數據，也得出了一些指導性的結論，但在具體分析蒸汽管網的長距離供熱能力、優化各影響因素對蒸汽管網的影響，以及長距離蒸汽管網供熱的經濟性研究方面還沒有形成統一的結論，因此目前有必要進一步開展長距離蒸汽管網供熱經濟性的研究。

2蒸汽初始溫度對供熱半徑的影響

電廠對外供應蒸汽一般多為機組抽汽，蒸汽起始壓力取1.57MPa，溫度取250—300℃（以10℃為幅度），流量取100t/h，以供熱半徑為7km為例，取DN500蒸汽管道，保溫厚度采用經濟保溫厚度。

從上表可以看出，不同的起始溫度，經濟保溫厚度隨著起始溫度增加而增加，而管道熱損失仍在增加，由于保溫厚度一般取圓整數值，因此管道單位長度熱損失并不是線性增加，溫度隨著起始溫度升高而降低。

末端壓力則在小幅度上升，一個主要的原因是在當前壓力和溫度范圍下，蒸汽仍屬于過熱蒸汽，且遠離飽和線，密度變化基本符合理想氣體，密度與絕對溫度成反比關系，由于溫度的降低，密度反而在增加，使得比摩阻降低，此時末端壓力增加。

3初始溫度對同流量不同管徑的蒸汽供熱影響

為了研究蒸汽供熱半徑與蒸汽起始溫度的影響，因此放寬供熱管徑和供熱半徑的限制，研究DN450，DN500和DN600三種管道在不同供熱半徑下的供熱狀況。

由于不同管徑本身的水力計算不同，尤其比摩阻變化較大，從管道本身的輸送能力而言，相差較大，如在蒸汽起始參數1.57MPa，起始溫度300℃，流量100t/h，保溫厚度為經濟保溫厚度時，DN450供熱半徑為7km，DN500供熱半徑為12.8km，DN600供熱半徑為30.4km。

從不同起始溫度的溫度變化線可以看到起始溫度越低，溫度線的傾斜趨勢也就越小，主要在于上表所說明的熱損失在減小。而由于起始溫度的下降，當溫度降至低于200攝氏度時的供熱半徑也各不相同，起始溫度為250℃時供熱半徑約為17km，隨著溫度增加而升高，直到起始溫度300℃時的30km。

壓力則隨著起始溫度的下降而升高，由于使用DN600管道輸送蒸汽時在起始溫度300℃、供熱半徑為30km時末端壓力為0.76MPa。因此在30km內不同起始溫度下的蒸汽管道均能滿足熱用戶的蒸汽壓力要求。

綜合壓力與溫度的變化趨勢可以得到DN600管道輸送當前蒸汽量100t/h時起始溫度為250℃時供熱半徑約為17km，隨著溫度增加而升高，直到起始溫度300℃時的30km。

不同起始溫度下，DN500管道的壓力和溫度變化可以看到趨勢與DN600管道相同，但是由于DN500管道在蒸汽參數（壓力1.57MPa，溫度300℃，流量100t/h）最遠供熱半徑12.7km處首先出現壓力低于0.6MPa，而溫度仍高于250℃，而當降低蒸汽初參數時，蒸汽溫度在12.7km處仍能滿足不小于200攝氏度的要求，末端蒸汽壓力也在上升，使得蒸汽最遠供熱半徑反而在增加，當蒸汽起始溫度降至250℃時，最遠供熱半徑達到了14km。

4結論

因此當不同的管道輸送時，根據不同的水力工況，末端先到達最低溫度還是最低壓力，降低蒸汽初參數得到不同的結果，當末端最先達到最低溫度時，降低蒸汽起始溫度會降低供熱半徑，當末端最先達到最低壓力時，降低蒸汽起始溫度會增加供熱半徑。因此在考慮蒸汽管網布置時，應當綜合考慮抽汽壓力、抽汽溫度和管徑互相協調以滿足供熱半徑的需求。

參考文獻：

[1]中國工程建設標準化協會化工分會.GB50264-2013工業設備及管道絕熱工程設計規范 [S]北京. 中國計劃出版社.2013.

[2]中國建筑標準設計研究院、上海建筑設計研究有限公司.《管道與設備絕熱-保溫》（08R418-1）[S]. 中國建筑標準設計研究院，2008.