長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)技術(shù)在岳陽電廠供熱中的應(yīng)用

禹振國　許明春　王磊　甘子君

摘要：華能岳陽電廠一期供熱管網(wǎng)工程是湖南省第一條長(zhǎng)距離蒸汽輸送管線，工程設(shè)計(jì)流量80t/h，最遠(yuǎn)用戶距離16.2公里。工程綜合采用了采用無推力旋轉(zhuǎn)筒補(bǔ)償器、特殊設(shè)計(jì)的保溫材料和結(jié)構(gòu)、隔熱管托和鋼套鋼地埋管等長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)技術(shù)措施，項(xiàng)目節(jié)能與環(huán)保效果明顯，獲得國家能源局“燃煤電廠綜合升級(jí)改造項(xiàng)目”專項(xiàng)資金獎(jiǎng)勵(lì)。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)；無推力旋轉(zhuǎn)筒補(bǔ)償器；保溫；隔熱管托；鋼套鋼地埋管 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK115 文章編號(hào)：1009-2374（2016）20-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.023

2016年3月，國家發(fā)改委、能源局等五部委聯(lián)合下發(fā)文件《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》（發(fā)改能源[2016]617號(hào)），明確為推進(jìn)大氣污染防治，提高能源利用效率，促進(jìn)熱電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下，擴(kuò)大供熱范圍，加快替代關(guān)停小燃煤鍋爐和小熱電機(jī)組，應(yīng)關(guān)停未關(guān)停的燃煤鍋爐要達(dá)到燃?xì)忮仩t污染物排放限值?？梢灶A(yù)見，隨著國家政策的落地生根，熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)將要迎來蓬勃發(fā)展的新階段。對(duì)于熱電廠來說，優(yōu)質(zhì)的近距離熱負(fù)荷已經(jīng)逐步納入供熱范圍，過去由于技術(shù)條件的限制遠(yuǎn)距離的熱用戶無法聯(lián)網(wǎng)供熱，現(xiàn)階段可采用長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離熱用戶供熱。

1 長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)技術(shù)

長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)技術(shù)，即采取特殊的減少沿途水力損失和散熱損失的技術(shù)措施，將蒸汽管網(wǎng)輸送距離由過去的5～6公里提高到15～20公里，甚至到25公里以上，溫降由常規(guī)設(shè)計(jì)的每公里15℃～20℃降為每公里8℃以內(nèi)，壓降控制在每公里0.03MPa以內(nèi)。

2 適當(dāng)?shù)臒嵫a(bǔ)償方式

常用的補(bǔ)償方式有自然補(bǔ)償、波紋管補(bǔ)償器補(bǔ)償、套筒補(bǔ)償器、球形補(bǔ)償器、方形補(bǔ)償器及無推力旋轉(zhuǎn)筒補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)?。管道盡可能利用跨越和走向轉(zhuǎn)折及調(diào)整管道高差自然補(bǔ)償（包括π型、L型和Z型）。為減少壓損，沒有自然補(bǔ)償?shù)钠街惫芏瓮扑]采用無推力旋轉(zhuǎn)筒補(bǔ)償器，該補(bǔ)償器有如下突出優(yōu)點(diǎn)：安全性能高；產(chǎn)品的壽命長(zhǎng)；補(bǔ)償量大（可達(dá)1000mm），每組補(bǔ)償器可以補(bǔ)償350m，相比自然補(bǔ)償可以使熱網(wǎng)的管損大大減少；投資省，因旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的補(bǔ)償距離長(zhǎng)，采用的補(bǔ)償器數(shù)量減少，且對(duì)土建的固定墩推力小，固定墩的設(shè)置數(shù)量比較少，固定墩的規(guī)模比較小，可以節(jié)省土建投資20%～25%。

3 保溫材料及保溫結(jié)構(gòu)

3.1 常用的保溫材料

常用的保溫材料有膨脹珍珠巖絕熱制品、硅酸鈣絕熱制品、巖棉、高溫玻璃棉、絕熱的硅酸鋁棉、復(fù)合硅酸鹽以及新型的納米復(fù)合毯等。對(duì)于蒸汽供熱管道來說，如蒸汽溫度在320℃～350℃之間可以全部采用普通硅酸鋁針刺毯的保溫結(jié)構(gòu)，在280℃～320℃之間可以采用硅酸鋁針刺毯和高溫玻璃棉的復(fù)合結(jié)構(gòu)，這樣可以減少材料的投資，對(duì)于溫度在250℃左右及以下蒸汽管道，可以直接使用高溫玻璃棉管道進(jìn)行保溫。硅酸鋁針刺毯的主要技術(shù)參數(shù)：密度110～130kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.15w/m·k（平均溫度500℃），抗拉強(qiáng)度40kPa。高溫玻璃棉的主要技術(shù)參數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)K=0.033w/m·k（平均溫度25℃），纖維直徑小于6μm，纖維長(zhǎng)度在20～25cm之間。

3.2 保溫結(jié)構(gòu)

采用多層保溫結(jié)構(gòu)，每層保溫材料縱橫錯(cuò)開，各層間保溫材料縱橫錯(cuò)開；在每層保溫材料外均包阻燃鋁箔

玻纖布反射層；外殼采用環(huán)保節(jié)能型保護(hù)層——彩鋼板。

4 隔熱管托

采用高效隔熱節(jié)能型滑動(dòng)管托，采用導(dǎo)熱系數(shù)較低、強(qiáng)度較好的隔熱瓦塊做隔熱層，普通管托隔熱瓦塊厚度20～25mm，合理增加隔熱瓦塊厚度至50～60mm，容重大于250kg/m3，平均溫度25℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)K=0.045w/m·k，在滿足隔熱瓦塊承重的前提下，盡量縮小管夾長(zhǎng)度，提高保溫效果。為減少熱量傳導(dǎo)和摩擦力，管托支撐面下墊聚四氟乙烯隔熱板，抗壓強(qiáng)度≥8MPa，平均溫度25℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)K≤0.15w/m·k。

5 鋼套鋼地埋管

1.工作鋼管；2.內(nèi)保溫層；3.絕熱屏蔽輻射層；4.保溫層；5.絕熱屏蔽輻射層；6.外保溫層；7.絕熱屏蔽輻射層；8.空氣層（真空層）；9.耐高溫隔熱材料；10.滑滾（管托）支座；11.鋼制外護(hù)管；12.防腐層

為降低工程造價(jià)和減少運(yùn)行維護(hù)成本，供熱工程應(yīng)盡量采用架空敷設(shè)方式，如果需要跨越路網(wǎng)、河溝等必須采用地下穿越方式時(shí)，則優(yōu)先考慮鋼套鋼地埋管。如圖1

所示。

6 華能岳陽電廠一期供熱管網(wǎng)工程基本情況

華能岳陽電廠一期供熱管網(wǎng)工程是湖南省第一條長(zhǎng)距離蒸汽輸送管線，包括：建設(shè)電廠到云溪工業(yè)園主管網(wǎng)12.6公里，5個(gè)分支管網(wǎng)共計(jì)11.8公里，將電廠一期2×362MW進(jìn)口燃煤發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的低壓蒸汽，供應(yīng)熱用戶44家，最遠(yuǎn)用戶16.2公里（管道長(zhǎng)度）。簽訂協(xié)議流量共117t/h，考慮到熱用戶的同時(shí)使用系數(shù)，云溪工業(yè)園一期熱用戶設(shè)計(jì)最大流量約為80t/h，最小流量約為30t/h，平均流量約為50t/h。

該工程由南京蘇夏工程設(shè)計(jì)有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，主要用汽企業(yè)參數(shù)：0.6～0.9MPa，160℃～190℃。根據(jù)用戶需求，供熱首站操作參數(shù)為：P=1.41MPa，T=320℃；設(shè)計(jì)參數(shù)為：P=1.6MPa，T=330℃。主管網(wǎng)12.6公里，主管網(wǎng)末端分汽站處P=1.05MPa，T=212.5℃。

管徑選擇DN450；壁厚選用Ф480×10；跨距選用18m；管道材質(zhì)：管道起始端2公里內(nèi)選用20優(yōu)質(zhì)無縫鋼管，其余管段采用Q235B高頻螺旋縫焊接鋼管；埋地蒸汽管道、疏放水管道均采用20#優(yōu)質(zhì)無縫鋼管，埋地蒸汽管道保護(hù)套管采用Q235B高頻螺旋縫焊接鋼管。

7 一期供熱管網(wǎng)工程具體措施

第一，采用先進(jìn)可靠的SZG-系列耐高壓自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器，使用參數(shù)范圍：壓力為1.0～4.0MPa，溫度為

-60℃～420℃，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為雙重密封，一為環(huán)面密封，密封面厚度不小于4cm；二為端面密封，端面密封面不小于2.5cm，端面密封材料為耐磨高強(qiáng)度不銹鋼復(fù)合密封件，抗壓強(qiáng)度≥50MPa/cm2。產(chǎn)品補(bǔ)償為PN2.5等級(jí)。

第二，主保溫厚度為190mm，保溫材料選用復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，一共四層，內(nèi)兩層保溫為硅酸鋁針刺毯，外兩層保溫為高溫玻璃棉。保溫敷設(shè)要做好防雨措施，避免受潮進(jìn)水影響效果；銜接緊實(shí)，捆扎牢固，注意錯(cuò)開縱向和環(huán)向的拼接縫，環(huán)向的拼接縫應(yīng)斜向下45°角，每層保溫均需包裹阻燃鋁箔玻纖布反射層，反射層的搭接要達(dá)到50mm。保溫保護(hù)外殼采用0.5mm厚彩鋼板，該保護(hù)層耐腐蝕性好，不易軟化、脆裂，且材質(zhì)價(jià)格低廉，暴露在郊外被人為盜竊破壞的可能性較低，減少了維護(hù)成本。

第三，管托的選用。采用低摩擦高效隔熱節(jié)能型管托，比普通管托的散熱損失要減少約40%，滑動(dòng)管托摩擦系數(shù)為0.07～0.10，管道對(duì)固定支墩的摩擦推力降低60%。

第四，鋼套鋼地埋管。按照地方政府規(guī)劃部門的要求，本管線跨越重要公路均采用地下穿越的方式，主管網(wǎng)共計(jì)13段，長(zhǎng)度18～186m不等，合計(jì)總長(zhǎng)度492m，支管網(wǎng)共計(jì)11段，其中最長(zhǎng)段為臨港保稅區(qū)支線長(zhǎng)度為1130m，合計(jì)總長(zhǎng)度為1490m。直埋敷設(shè)管線部分采用自然補(bǔ)償和外壓軸向型波紋管補(bǔ)償器。鋼套鋼地埋管采取分段加工，現(xiàn)場(chǎng)焊接組裝的方式，采取開挖施工，埋設(shè)后恢復(fù)路面。

第五，疏放水。在蒸汽管網(wǎng)前、中部設(shè)置蒸汽管道啟動(dòng)疏水，在蒸汽管網(wǎng)后部設(shè)置啟動(dòng)疏水及連續(xù)疏水。疏放水管道均需要保溫，減少熱力損失。

8 華能岳陽電廠一期供熱管網(wǎng)工程效果分析

華能岳陽電廠一期供熱管網(wǎng)工程2012年2月開工建設(shè)，經(jīng)緊張的協(xié)調(diào)和施工調(diào)試，當(dāng)年8月管線貫通，經(jīng)管道水壓強(qiáng)度試驗(yàn)、管道吹掃等程序，于當(dāng)年9月開始通汽試運(yùn)行。經(jīng)檢查，所有支吊架受力正常，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器動(dòng)作正常無泄漏。實(shí)際流量達(dá)到46t/h（設(shè)計(jì)值的57.6%）時(shí)，供熱首站的壓力為1.2MPa，溫度為297℃，最遠(yuǎn)用戶（管道長(zhǎng)度16.2公里）壓力為0.86MPa，溫度為173℃，沿途所有疏水器都無水流出，溫降為每公里7.65℃，壓降為每公里0.021MPa，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)工質(zhì)損失為零。

本供熱改造工程實(shí)施后，節(jié)約標(biāo)煤約3.8萬噸/年，減排大量煙塵1446噸/年、二氧化硫1278噸/年、氮氧化物297噸/年、二氧化碳7.2萬噸/年，灰渣6804噸/年。項(xiàng)目節(jié)能與環(huán)保效果明顯，獲得國家能源局“燃煤電廠綜合升級(jí)改造項(xiàng)目”專項(xiàng)資金獎(jiǎng)勵(lì)。

9 結(jié)語

華能岳陽電廠一期供熱管網(wǎng)工程作為湖南省第一條長(zhǎng)距離蒸汽輸送管線，綜合采用了多種長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)技術(shù)，管道的沿途溫降和壓降都達(dá)到了優(yōu)良的水平，值得同行借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁巧芬.電廠內(nèi)蒸汽管道所用保溫材料的分析與應(yīng)用[J].熱電技術(shù)，2013，（4）.

[2] 原鵬.新型補(bǔ)償器在長(zhǎng)距離輸送熱網(wǎng)中的應(yīng)用研究

[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，（16）.

[3] 李海雯.鋼套鋼蒸汽直埋管道長(zhǎng)輸技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用

[J].區(qū)域供熱，2011，（5）.

[4] 南京蘇夏工程設(shè)計(jì)有限公司專利：長(zhǎng)輸熱網(wǎng)方法（專利號(hào)：ZL200710133618.5）.