河北君业科技股份有限公司,河北 唐山 063000
摘要:现如今,蒸汽管道长距离输送已经成为了目前较为普遍使用的一种方法,本文通过对热网案例进行了一定的分析和研
究,并简单的介绍了蒸汽管道长距离输送的成功案例,也从案例中提出了一些实施过程中的技能技术,和在设计当中所使用
一些相关技术措施。希望能够为蒸汽管道长距离输送提供一定的借鉴。
关键词:长距离输送;蒸汽管道;热负荷
中图分类号:TU995.3 文献标识码:A 文章编号:
引言
实际上供热管网是供热系统当中最为重要的一个环节,同时也是连接热源与用户之间的一道生命线。但是随着经济的快速发展,集中供热的范围变得越来越大,甚至有很多区域已经超出了规定中的 8km 供热范围。所以目前在开展集中供热会有两种选择:1、多布局式热远点,维持着传统的半径供热范围;2、扩大供热的半径范围,减少布局热远点。但是站在节能减排的角度上而言,第 2 种选择与第 1 种选择相比较更具备优势。但是选择第 2 种方式的基本前提就是要保障供热管网具备一定的可运行性和可供性,其中的蒸汽管道长度是否充足;在输送时怎样去降低管道的压力损失及热能损失最大化的满足用户的需求。
1 长距离输送蒸汽的成功条件
1.1 保持末端压力的措施
目前想要切实的满足用户对于蒸汽压力的需求,需要通过两种途径得以实现:将起点的压力提升、降低输送时的压力损失。
(1)提高起点压力
现如今,如果蒸汽光网的设计压力为 1.6Mpa,那么实际上蒸汽网管起点的压力为 1.0Mpa,而最末端的用户所需要的蒸汽压力为 0.5Mpa,如果在输送的过程中每公里下降 0.1Mpa进行计算的话,蒸汽输送的距离仅为 5KM,当将设计中 1.6Mpa的压力蒸汽网管的起点压力提高到 1.6Mpa 时,就能够实现10KM 的距离的蒸汽输送。如果说每一公里蒸汽的温度会下降5-10℃的为依据的话,主要沿途的温降程度处于 50-100℃范围内,将输送的压力提升,则可以实现 10KM 的蒸汽输送距离。但是如果在这个过程中持续将温度提升,有可能会导致蒸汽光网的温降过大、建设的投入过高、安全系数较低以及热源端的能耗过高等问题。
(2)降低输送压力损失
蒸汽官网在进行输送的过程中所产生的压力损失一般有两个方面:进局部阻力损失、沿程阻力损失。
局部阻力的产生主要是因为补偿器以及弯头所导致的,补偿器的种类非常多主要有:方形补偿器、旋转补偿器、波纹管补偿器以及套筒补偿器等。架空式的蒸汽运输管道一般都以方形补偿器为主,而埋地管道使用更多则是波纹管补偿器,而最近几在架空蒸汽管当中逐渐开始使用旋转补偿器。我国所颁布的《城镇供热管网设计规范》中明确的规定了在输送干线中如果使用套筒补偿器或者波纹管补偿器时蒸汽管道当中的局部阻力和沿程阻力之间的比值应该为 0.2,当使用方形补偿器时比值应该为 0.9。至于旋转补偿器在该规范当中并没有进行明确的比值规定,但是因旋转补偿器与方形补偿器相比较多了两个补偿筒所以综合考虑其比值应该是方形补偿器的 1.2 倍。针对与架空管道而言使用旋转补偿器能够明显有效的减少局部阻力,换而言之,增加了 36%的输送距离。
以增加管径的方式来实现降低沿程阻力所带来的损失。为了能够有效的说明增加管径对沿程阻力带来的影响,其方法是:输送 1.3Mpa,250℃的蒸汽,并以《实用集中供热设计手册》当中规定的蒸汽管道水力计算表为依据,对比了管径为 DN300~DN600 之间时管道扩大前后的流速和阻力。
1.2 安全降耗措施
在进行长距离蒸汽输送管道的设计时应该妥善的控制温降和压降,以此来保障末端的供汽参数。
1.2.1 控制压降的措施
实际上压降的高低与管道的补偿方式和走向息息相关。正常情况下管道的走向是以规划局的规划红线作为设计依据的,所以一般在自然的补偿下,也会适当的选取补偿器来进行补偿这样能够在一定程度上减少弯头,从而实现压降的降低。现阶段,长管道中会更多的使用旋转补偿器,这样能够实现长距离补偿,并且具备较强的灵活性和适用性。只要设计的合理,压降问题就能够妥善的被解决。
1.2.2 控制温降的措施
(1)选择合适的保温材料和厚度
以温度的实际参数为标准选择合适的材料。一般温度在300℃以下时可以选择高温玻璃棉材料这也是现阶段普遍使用的材料。当温度高于 300℃时。则应该选择复合硅酸铝制品来实现保温。也就是说在平均温度中,导热系数小的材料保温效果好。
(2)在易散热处加装保温层
在蒸汽输送的过程中能够发现,蒸汽管道外面的保护层的上表面温度远高于下表面。也就是说热量散发的方向是向上的,所以应该在上表面加装保温层,从而实现减少温度流失的损失。
(3)保温层之间应该用阻燃的铝箔玻纤布的反射层进行缠绕,在保温层之间加装可以耐高温的铝箔反射层来控制材料的容量,以此来保障铝箔的高厚度和发射效果。经过了大量的实践证明,加装了铝箔反射层确实能够实现降低管道温度的目的,但是就定量计算方面没有明确的标准。
(4)成品的隔热管托能够有效的减少因支架而导致的散热损失。一般隔热管托处于 450℃时其导热系数≤0.2W/m•K。由生产厂家的测试结果得知,在 450℃下隔热管托所产生的损失为 710W/个,而没有隔热管托产生的热损失为3621W/个,两者之间的差额为 2911W/个。由此可知采用隔热管托每年能够节约 2.8t 媒。
(5)设置合理的疏水装置,这样能够在一定程度上保证管道起停时的安全性,待正常运行时能够关闭;而连续疏水可以根据蒸汽过热的实际情况来进行合理的设置,从而确保管道中的疏水可以及时的排出,避免对管道的安全造成影响。
2 案例分析
本文以某地区的热网为例进行了深入的研究和分析。从研究过程中得知,这片区域的供热管网的供热范围大概在360Km2 左右,可供热半径为 13.0km,并向东、南、西、北四个方向分别铺设了热网管线。四条管线当中东线的末端用户到电厂的距离为 17.4km,南线到电厂的管线距离为 13.1Km,北线到电厂的光线距离长度为 19Km,而西线方向的热网正在建设当中,并且会一直向西延伸,其末端用户到电厂的实际管线距离会超过 10km。
就目前为止这四个方向的主管线长度为 87Km,加上支线的管线长度超过 100km。共计用户 150 户左右,东线每月的平均热负荷基本上都占子啊 32t/h,展最初设计符合的 30%左右;而北线每月的平均热负荷是 45t/h,在设计热负荷当中占 55%的比例;而南线方面的月平均符合则是 61t/h,基本上呈现饱和状态;东线方面目前正在随着热负荷的不断增加而一直在扩建当中,目前西线方向的热负荷是四条线当中最小的,同时也是发展前景最好的。
3 结论:
总而言之,由实际案例可以得知,通过长距离的管道来输送蒸汽时,需要控制好压力降、温度降、热负荷以及投资等几个关键环节。热负荷的程度足够才是确保管道得以安全顺利运行的重要基础;温度降和压力降需要将其控制在规定的范围之内,这也是进行管道设计所必要的基础条件;在对管道进行投资时需要考虑回收率,这对于建设而言是尤为重要的先决性条件。所以只要满足上述的要求,管道的长距离输送蒸汽具备一定的可行性。
参考文献
[1]刘礼豪.油气长距离输送管道安全问题分析[J].科技资讯,2018(9):105.
[2]吴爱祥,阮竹恩,王贻明.高含泥全尾砂膏体长距离输送CFD 模 拟 研 究 ( 英文 )[J].JournalofCentralSouthUniversity,2018(1):141-150.
[3]生家佩.天然气长距离输送管道的安全运行管理[J].化工设计通讯,2017(11):43.
[4]宋晓丹,曹学文,杜翰.长距离输气管道供气方案设计与优化[J].油气田地面工程,2019(1):52.