【摘 要】
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蒸汽热网作为集中供热系统中热能输运的主要载体,在热能的高效利用和节能降耗方面都发挥着重要的支撑作用。保持热网管内蒸汽的高品质和高流量,是保障蒸汽热网安全性和经济性的重要前提。然而,热网管线热力损失及其造成的管损将大大降低蒸汽的供热品质和流量,进而降低蒸汽热力系统的可靠性。因此,探究热网管线热力损失特征及其变化规律,厘清热力损失与热网管损的定量关系,对于提升热网保温性能、保障热力系统的高效运行具有重
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蒸汽热网作为集中供热系统中热能输运的主要载体,在热能的高效利用和节能降耗方面都发挥着重要的支撑作用。保持热网管内蒸汽的高品质和高流量,是保障蒸汽热网安全性和经济性的重要前提。然而,热网管线热力损失及其造成的管损将大大降低蒸汽的供热品质和流量,进而降低蒸汽热力系统的可靠性。因此,探究热网管线热力损失特征及其变化规律,厘清热力损失与热网管损的定量关系,对于提升热网保温性能、保障热力系统的高效运行具有重要的指导意义。本文以运行年限在1~11年的12条架空蒸汽热网为研究对象,采用热平衡法、热流计法和瞬态平面热源法,对热网管线热力损失特征及其随运行时间的变化规律进行了研究。结果表明:管线散热主要包括管道散热和管件散热两部分,其中管道散热中除了导热散热外,还需要考虑漏热损失。随着运行时间的增加,管道顶部和侧面保温厚度逐渐减小,管道平均保温恶化系数从1.00增加到1.08(4年),管道保温性能恶化。运行时间为5年时,底部保温结构变化使得底部保温开始恶化,导致管道平均保温恶化系数增加到1.35(5年),保温性能加速恶化。而大于5年时,管道底部出现漏热现象,导致热流计测得的导热散热不能完整表征管道散热,管道平均保温恶化系数逐渐减小,管道整体保温呈现“假强化”现象。同时,管件保温性能也随时间恶化,使得管线保温恶化系数从2.81逐渐增大至3.81,热网整体保温性能下降。受漏热和管件散热的影响,管道导热散热占比从44.20%降低到25.84%。这一方面说明漏热损失使得管道导热散热下降较快,在设计时应注重保温结构稳定性,并在运行时加强管道维护。另一方面,也说明管件散热对整个管线影响较大,应重点加强管件保温设计。针对热网管损量与蒸汽冷凝量不相等的问题,本文引入冷凝系数分析了管线热力损失与热网管损的定量关系,建立了基于管线热力损失的热网管损特征模型,并对典型热网的全年管损特征及其影响因素进行了分析。结果表明:对于管内蒸汽出现饱和的热网,其全年管损率和冷凝系数主要受管线散热热流的影响,呈现先减小后增大的趋势。1月至7月的管损率从10.11%下降到4.65%,冷凝系数从0.68下降到0.49,而到12月份管损率增加为16.81%,冷凝系数为0.89。另一方面,管损率和冷凝系数随着蒸汽过热度、流量以及下游用户流量占比的增加而减小,随管线热力损失增大而增大。因此,提高供热蒸汽过热度、增大蒸汽供热量、分散大流量热用户能有效降低热网管损率,提高热网经济性。
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