供热蒸汽管道温降的影响因素浅析

【摘 要】 严寒的冬季对于我国广大的北方地区的人们来说必须依靠供热与采暖才能较为舒适地度过。传统的单纯供暖锅炉由于经济效益较为低下，目前已被较为先进的热电联产集中供热所取代。但是，在供热的过程中却经常出现供热质量低下的问题。

【关键词】 供热 取暖 蒸汽管道 温降 分布式能源系统 焓降

我国的能源紧缺的状况随着我国的工商业的迅猛发展以及城市的无节制的扩展而有增无减，在严峻的能源形式下，我国政府提出了科学发展观的光辉论断，科学发展观为我国的国民经济提出了一个可持续发展的强有力的支点，在同等经济条件下的科学发展必将成为我国经济腾飞的一个新的起点。供热单位为了自身的快速发展，也为了为了应对未来激烈的竞争与挑战，纷纷在现有的已掌握的热网的条件下进行热电联产。这种较为先进的方法的最大的特点就是符合科学发展观，是可持续发展理论在我国的热电领域的一次成功的伟大的实践。热电联产的集中式供热方式与传统的单纯的供热方式相比优势极为明显，无论是经济效益方面还是环境效益方面都有着传统的供热方式所不可比拟的优越性。集中式的供热锅炉容量较大，较大的锅炉必然能够产生较大的供热能量，而且越大的锅炉其热效率也就相对较高，大型供热锅炉通常的热效率都可以达到百分之九十左右。传统的分散式的小锅炉则一般只能达到百分之六十以下的热效率，热效率的提高就意味着消耗同样的燃料，所获得的焓值的大大增加，也就意味着保持同样的热度只需要消耗较少的燃料就可以做到。据统计，采用大型锅炉集中供热通常可以比较小型的锅炉节省百分之三十左右的能源。我国许多大城市的污染的主要来源就是燃料燃烧所产生的碳排放与烟尘，这也就是我们最近耳熟能详的PM2.5，我国的许多大城市目前已经被PM2.5包围了，其主要原因就是对环境的肆意污染与碳排放的严重超标，而采用集中式的供热锅炉由于其不但容量大，而其具备比小型锅炉更强大的除尘、循环设备可以最大化降低碳排放与降低能耗，一般大型锅炉如果进行较好的处理，其除尘率可以达到百分之九十以上，因此，想要更清洁的城市就必须节能减排。

1 计算过程分析

对于供热采暖系统而言，尤其是蒸汽采暖系统，其管道保温的效果对于管道的温降影响较大，因此，必须对管道进行外保温，但是与水暖式不同的是，由于蒸汽的采暖方式传热时温度较高，因此对于管道以及其外保温材料的耐热性要求较高。对于蒸汽采暖的散热管道的外保温系统必须采用隔热涂料与高耐热隔热膜，然后外面再包覆较厚的外保温材料，这样才能最大化地保证最小的热量损失。通过管道散失的热量越小，管道的蒸汽温降也就越小。当管道的散热量为零时，初始的温度可以等于终点的温度，这是最为理想的状态，但是在实际的应用过程之中，初始的温度与终点的温度普遍会存在一个较大的差值，这个差值产生的最主要的原因就是管道的温降因素造成的。管理的温降虽然不可避免，但是，管道的温降却可以对其有针对性地采取一些措施将其最小化。西方发达国家最小化管道温降的措施还包括管道制造过程中在其内部加入了内外两层的隔热层，这两层隔热层，第一层紧靠内部的隔热层具备热反射功能，可以把管道内的热能的绝大多数反射回管道，这就降低了管道的温降，同时，其外层的隔热层构成第二道防线，既将内部热量的散失通道彻底封锁，又起到了阻挡外部冷气对管道的影响。

传热系数亦称传热总系数，即指传热方程式中的比例系数。该比例系数表示的是固体壁两侧的流体之间的传热值。在计算的过程中，将传导、对流、辐射等热现象全部加以考虑。传热系数越大，其传热的效率就越高。在暖通工程中通常采用的传热系数公式为：

K=1/（1/Aw+δ/λ+1/An） W/（㎡·°C）

传热系数对于衡量供热采暖过程中的传热效率极为重要，通过这个公式可以较为清楚地看到热效率的情况。传热系数的计算主要是针对将保温结构外表面，保温结构外表面的传热系数为保护层辐射传热系数与对流传热系数之和。

式中：

a为保温结构外表面传热系数，W/m2·K；

ac为辐射传热系数，W/m2·K；

an为对流传热系数，W/m2·K；

w为室外风速；

计算出传热系数后，就可以计算出管道上的散热量，根据蒸汽流量，可以计算出单位蒸汽的焓降，其计算关系如下：

式中：△h为蒸汽焓降，kj/kg；q为蒸汽流量，kg/s。

蒸汽终点参数计算如下：

h1=h0—△h（6）

P1=P0—△P（7）

式中：h1为蒸汽终点焓值，kj/kg；h0为蒸汽初始焓值，kj/kg；P1为蒸汽终点压力，MPa；P0为蒸汽初始压力，MPa。

供热蒸汽管道一般在设计流量下压降大约0.1MPa/km，管道较长时可取低，本文中的计算流量低于设计流量，为了简化分析，压降取0.05MPa/km。

2 影响因素分析

2.1 蒸汽流量对温降的影响

计算分别取流量为20t/h、40t/h、60t/h、80t/h进行计算。从计算结果可以看出，当蒸汽流量为20t/h时，距离2.5～3km段有近似水平线，这是因为此段出现饱和蒸汽。

2.2 保温厚度对温降的影响

为了分析对比下保温效果，我们取60t/h时，保温层加厚前后的温降关系。计算过程同上。从计算结果中可以看出，保温厚度增加后，用户点蒸汽温度有提升，但不大。

2.3 初始温度对温降的影响

假设初始温度提高到350℃，其余情况仍不变，取蒸汽流量为60t/h，计算过程同上。从计算结果可以看出，温降线大体平行，这意味着起点温度对温降影响很小。这是因为保温层厚度足够，散热量的增加而导致的温降的增大量，远小于蒸汽温度的增加量。

3 结语

（1）蒸汽流量是影响温降的主要因素。在设计热网时，应充分调查分析近期、远期热负荷，分期建设热网，以免热初期热负荷小而导致管道低流量运行，出现终端参数不能满足用户需求的情况。

（2）在蒸汽量不能提升的情况下，要满足用户的用汽要求，可以适当提高蒸汽初始温度。

热电联产式集中供热方式已经发展成为全球公认的节能减排新技术。蒸汽管道的温降是供热过程中的大敌，过大的蒸汽管道温降必然导致终端用户的温度过低，最有效的解决方法就是提高初始温度、增加蒸汽量、增加运行流量。

参考文献：

[1]DL/T5072，火力发电厂保温油漆设计规程[S].

[2]CJJ34，城市热力网设计规范[S].

[3]DL/T776，火力发电厂保温材料技术条件[S].

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