蒸汽初始温度对供热半径的影响研究

白四红 赵向南

摘要：随着我国国民经济的快速发展，各种工业热负荷及民用热负荷迅速增长，尤其是工业用蒸汽的需求量更是增长迅速，为热电厂带来了可观的经济效益。然而，大部分工业企业与电厂之间的距离相对较远，无论从节能、环保还是社会综合效益方面来看，积极发展长距离供热都是以后需要研究和大力发展的方向。因此，如何在满足远距离热用户用汽参数的同时，对电厂供热蒸汽初参数、流量、供热管径、管道保温厚度及管道布置方式等合理配置，使蒸汽介质的压损和温降控制在合理范围内，提高供热距离，这是目前电厂和相关科研技术工作者最关心和亟待解决的问题。

关键词：蒸汽;初始温度;供热半径;管径

1背景

随着我国国民经济的快速发展，各种工业热负荷及民用热负荷迅速增长，尤其是工业用蒸汽的需求量更是增长迅速，为热电厂带来了可观的经济效益。然而，大部分工业企业与电厂之间的距离相对较远，目前现有的国家规范对蒸汽供热距离的规定已经不能满足工业发展的要求，基于此需要采用蒸汽的长距离供热。

城市用热是大批量、持续稳定的消耗热负荷，有利于供热系统的调节，供汽的可靠性更高，长距离供热充分发挥了集中供热的整体效益，并能够减少城市环境的污染。无论从节能、环保还是社会综合效益方面来看，积极发展长距离供热都是以后需要研究和大力发展的方向。因此，如何在满足远距离热用户用汽参数的同时，对电厂供热蒸汽初参数、流量、供热管径、管道保温厚度及管道布置方式等合理配置，使蒸汽介质的压损和温降控制在合理范围内，提高供热距离，这是目前电厂和相关科研技术工作者最关心和亟待解决的问题。

国内外的相关学者对蒸汽管网长距离输送的研究进行了大量的探索，获得了大量的数据，也得出了一些指导性的结论，但在具体分析蒸汽管网的长距离供热能力、优化各影响因素对蒸汽管网的影响，以及长距离蒸汽管网供热的经济性研究方面还没有形成统一的结论，因此目前有必要进一步开展长距离蒸汽管网供热经济性的研究。

2蒸汽初始温度对供热半径的影响

电厂对外供应蒸汽一般多为机组抽汽，蒸汽起始压力取1.57MPa，温度取250—300℃（以10℃为幅度），流量取100t/h，以供热半径为7km为例，取DN500蒸汽管道，保温厚度采用经济保温厚度。

从上表可以看出，不同的起始温度，经济保温厚度随着起始温度增加而增加，而管道热损失仍在增加，由于保温厚度一般取圆整数值，因此管道單位长度热损失并不是线性增加，温度随着起始温度升高而降低。

末端压力则在小幅度上升，一个主要的原因是在当前压力和温度范围下，蒸汽仍属于过热蒸汽，且远离饱和线，密度变化基本符合理想气体，密度与绝对温度成反比关系，由于温度的降低，密度反而在增加，使得比摩阻降低，此时末端压力增加。

3初始温度对同流量不同管径的蒸汽供热影响

为了研究蒸汽供热半径与蒸汽起始温度的影响，因此放宽供热管径和供热半径的限制，研究DN450，DN500和DN600三种管道在不同供热半径下的供热状况。

由于不同管径本身的水力计算不同，尤其比摩阻变化较大，从管道本身的输送能力而言，相差较大，如在蒸汽起始参数1.57MPa，起始温度300℃，流量100t/h，保温厚度为经济保温厚度时，DN450供热半径为7km，DN500供热半径为12.8km，DN600供热半径为30.4km。

从不同起始温度的温度变化线可以看到起始温度越低，温度线的倾斜趋势也就越小，主要在于上表所说明的热损失在减小。而由于起始温度的下降，当温度降至低于200摄氏度时的供热半径也各不相同，起始温度为250℃时供热半径约为17km，随着温度增加而升高，直到起始温度300℃时的30km。

压力则随着起始温度的下降而升高，由于使用DN600管道输送蒸汽时在起始温度300℃、供热半径为30km时末端压力为0.76MPa。因此在30km内不同起始温度下的蒸汽管道均能满足热用户的蒸汽压力要求。

综合压力与温度的变化趋势可以得到DN600管道输送当前蒸汽量100t/h时起始温度为250℃时供热半径约为17km，随着温度增加而升高，直到起始温度300℃时的30km。

不同起始温度下，DN500管道的压力和温度变化可以看到趋势与DN600管道相同，但是由于DN500管道在蒸汽参数（压力1.57MPa，温度300℃，流量100t/h）最远供热半径12.7km处首先出现压力低于0.6MPa，而温度仍高于250℃，而当降低蒸汽初参数时，蒸汽温度在12.7km处仍能满足不小于200摄氏度的要求，末端蒸汽压力也在上升，使得蒸汽最远供热半径反而在增加，当蒸汽起始温度降至250℃时，最远供热半径达到了14km。

4结论

因此当不同的管道输送时，根据不同的水力工况，末端先到达最低温度还是最低压力，降低蒸汽初参数得到不同的结果，当末端最先达到最低温度时，降低蒸汽起始温度会降低供热半径，当末端最先达到最低压力时，降低蒸汽起始温度会增加供热半径。因此在考虑蒸汽管网布置时，应当综合考虑抽汽压力、抽汽温度和管径互相协调以满足供热半径的需求。

参考文献：

[1]中国工程建设标准化协会化工分会.GB50264-2013工业设备及管道绝热工程设计规范 [S]北京. 中国计划出版社.2013.

[2]中国建筑标准设计研究院、上海建筑设计研究有限公司.《管道与设备绝热-保温》（08R418-1）[S]. 中国建筑标准设计研究院，2008.