电厂蒸汽长距离供热分析

电厂蒸汽长距离供热分析

潘汇丰

潘汇丰

广西协鑫中马分布式能源有限公司

摘要：某电厂一期供热管网工程是一条长距离蒸汽输送管线，工程设计流量80t/h，最远用户距离16.2公里。工程综合采用了采用无推力旋转筒补偿器、特殊设计的保温材料和结构、隔热管托和钢套钢地埋管等长距离输送热网技术措施，项目节能与环保效果明显，获得国家能源局“燃煤电厂综合升级改造项目”专项资金奖励。

关键词：长距离输送热网；无推力旋转筒补偿器；保温；隔热管托；钢套钢地埋管

2016年3月，国家发改委、能源局等五部委联合下发文件《热电联产管理办法》（发改能源[2016]617号），明确为推进大气污染防治，提高能源利用效率，促进热电产业健康发展，鼓励热电联产机组在技术经济合理的前提下，扩大供热范围，加快替代关停小燃煤锅炉和小热电机组，应关停未关停的燃煤锅炉要达到燃气锅炉污染物排放限值。可以预见，随着国家政策的落地生根，热电联产事业将要迎来蓬勃发展的新阶段。对于热电厂来说，优质的近距离热负荷已经逐步纳入供热范围，过去由于技术条件的限制远距离的热用户无法联网供热，现阶段可采用长距离输送热网技术实现远距离热用户供热。

1长距离输送热网技术

长距离输送热网技术，即采取特殊的减少沿途水力损失和散热损失的技术措施，将蒸汽管网输送距离由过去的5～6公里提高到15～20公里，甚至到25公里以上，温降由常规设计的每公里15℃～20℃降为每公里8℃以内，压降控制在每公里0.03MPa以内。

2适当的热补偿方式

常用的补偿方式有自然补偿、波纹管补偿器补偿、套筒补偿器、球形补偿器、方形补偿器及无推力旋转筒补偿器补偿等。管道尽可能利用跨越和走向转折及调整管道高差自然补偿（包括π型、L型和Z型）。为减少压损，没有自然补偿的平直管段推荐采用无推力旋转筒补偿器，该补偿器有如下突出优点：安全性能高；产品的寿命长；补偿量大（可达1000mm），每组补偿器可以补偿350m，相比自然补偿可以使热网的管损大大减少；投资省，因旋转补偿器的补偿距离长，采用的补偿器数量减少，且对土建的固定墩推力小，固定墩的设置数量比较少，固定墩的规模比较小，可以节省土建投资20%～25%。

3保温材料及保温结构

3.1常用的保温材料

常用的保温材料有膨胀珍珠岩绝热制品、硅酸钙绝热制品、岩棉、高温玻璃棉、绝热的硅酸铝棉、复合硅酸盐以及新型的纳米复合毯等。对于蒸汽供热管道来说，如蒸汽温度在320℃～350℃之间可以全部采用普通硅酸铝针刺毯的保温结构，在280℃～320℃之间可以采用硅酸铝针刺毯和高温玻璃棉的复合结构，这样可以减少材料的投资，对于温度在250℃左右及以下蒸汽管道，可以直接使用高温玻璃棉管道进行保温。硅酸铝针刺毯的主要技术参数：密度110～130kg/m3，导热系数0.15w/m・k（平均温度500℃），抗拉强度40kPa。高温玻璃棉的主要技术参数：导热系数K=0.033w/m・k（平均温度25℃），纤维直径小于6μm，纤维长度在20～25cm之间。

3.2保温结构

采用多层保温结构，每层保温材料纵横错开，各层间保温材料纵横错开；在每层保温材料外均包阻燃铝箔玻纤布反射层；外壳采用环保节能型保护层――彩钢板。

4隔热管托

采用高效隔热节能型滑动管托，采用导热系数较低、强度较好的隔热瓦块做隔热层，普通管托隔热瓦块厚度20～25mm，合理增加隔热瓦块厚度至50～60mm，容重大于250kg/m3，平均温度25℃时导热系数K=0.045w/m・k，在满足隔热瓦块承重的前提下，尽量缩小管夹长度，提高保温效果。为减少热量传导和摩擦力，管托支撑面下垫聚四氟乙烯隔热板，抗压强度≥8MPa，平均温度25℃时导热系数K≤0.15w/m・k。

5钢套钢地埋管

1.工作钢管；2.内保温层；3.绝热屏蔽辐射层；4.保温层；5.绝热屏蔽辐射层；6.外保温层；7.绝热屏蔽辐射层；8.空气层（真空层）；9.耐高温隔热材料；10.滑滚（管托）支座；11.钢制外护管；12.防腐层

为降低工程造价和减少运行维护成本，供热工程应尽量采用架空敷设方式，如果需要跨越路网、河沟等必须采用地下穿越方式时，则优先考虑钢套钢地埋管。

6某电厂一期供热管网工程基本情况

某电厂一期供热管网工程是一条长距离蒸汽输送管线，包括：建设电厂到工业园主管网12.6公里，5个分支管网共计11.8公里，将电厂一期2×362MW进口燃煤发电机组产生的低压蒸汽，供应热用户44家，最远用户16.2公里（管道长度）。签订协议流量共117t/h，考虑到热用户的同时使用系数，工业园一期热用户设计最大流量约为80t/h，最小流量约为30t/h，平均流量约为50t/h。

该工程主要用汽企业参数：0.6～0.9MPa，160℃～190℃。根据用户需求，供热首站操作参数为：P=1.41MPa，T=320℃；设计参数为：P=1.6MPa，T=330℃。主管网12.6公里，主管网末端分汽站处P=1.05MPa，T=212.5℃。

管径选择DN450；壁厚选用Ф480×10；跨距选用18m；管道材质：管道起始端2公里内选用20优质无缝钢管，其余管段采用Q235B高频螺旋缝焊接钢管；埋地蒸汽管道、疏放水管道均采用20#优质无缝钢管，埋地蒸汽管道保护套管采用Q235B高频螺旋缝焊接钢管。

7一期供热管网工程具体措施

第一，采用先进可靠的SZG-系列耐高压自密封旋转补偿器，使用参数范围：压力为1.0～4.0MPa，温度为-60℃～420℃，产品结构为双重密封，一为环面密封，密封面厚度不小于4cm；二为端面密封，端面密封面不小于2.5cm，端面密封材料为耐磨高强度不锈钢复合密封件，抗压强度≥50MPa/cm2。产品补偿为PN2.5等级。

第二，主保温厚度为190mm，保温材料选用复合结构形式，一共四层，内两层保温为硅酸铝针刺毯，外两层保温为高温玻璃棉。保温敷设要做好防雨措施，避免受潮进水影响效果；衔接紧实，捆扎牢固，注意错开纵向和环向的拼接缝，环向的拼接缝应斜向下45°角，每层保温均需包裹阻燃铝箔玻纤布反射层，反射层的搭接要达到50mm。保温保护外壳采用0.5mm厚彩钢板，该保护层耐腐蚀性好，不易软化、脆裂，且材质价格低廉，暴露在郊外被人为盗窃破坏的可能性较低，减少了维护成本。

第三，管托的选用。采用低摩擦高效隔热节能型管托，比普通管托的散热损失要减少约40%，滑动管托摩擦系数为0.07～0.10，管道对固定支墩的摩擦推力降低60%。

第四，钢套钢地埋管。按照地方政府规划部门的要求，本管线跨越重要公路均采用地下穿越的方式，主管网共计13段，长度18～186m不等，合计总长度492m，支管网共计11段，其中最长段为临港保税区支线长度为1130m，合计总长度为1490m。直埋敷设管线部分采用自然补偿和外压轴向型波纹管补偿器。钢套钢地埋管采取分段加工，现场焊接组装的方式，采取开挖施工，埋设后恢复路面。

第五，疏放水。在蒸汽管网前、中部设置蒸汽管道启动疏水，在蒸汽管网后部设置启动疏水及连续疏水。疏放水管道均需要保温，减少热力损失。

9结语

该电厂一期供热管网工程作为一条长距离蒸汽输送管线，综合采用了多种长距离输送热网技术，管道的沿途温降和压降都达到了优良的水平，值得同行借鉴。

参考文献：

[1]丁巧芬.电厂内蒸汽管道所用保温材料的分析与应用[J].热电技术，2013，（4）.

[2]原鹏.新型补偿器在长距离输送热网中的应用研究[J].中国新技术新产品，2012，（16）.

[3]李海雯.钢套钢蒸汽直埋管道长输技术的开发应用[J].区域供热，2011，（5）.