長距離輸送熱網技術在岳陽電廠供熱中的應用

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工程是湖南省第一條長距離蒸汽輸送管線，工程設計流量80t/h，最遠用戶距離16.2公里。工程綜合采用了采用無推力旋轉筒補償器、特殊設計的保溫材料和結構、隔熱管托和鋼套鋼地埋管等長距離輸送熱網技術措施，項目節能與環保效果明顯，獲得國家能源局“燃煤電廠綜合升級改造項目”專項資金獎勵。

關鍵詞：長距離輸送熱網；無推力旋轉筒補償器；保溫；隔熱管托；鋼套鋼地埋管 文獻標識碼：A

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

2016年3月，國家發改委、能源局等五部委聯合下發文件《熱電聯產管理辦法》（發改能源[2016]617號），明確為推進大氣污染防治，提高能源利用效率，促進熱電產業健康發展，鼓勵熱電聯產機組在技術經濟合理的前提下，擴大供熱范圍，加快替代關停小燃煤鍋爐和小熱電機組，應關停未關停的燃煤鍋爐要達到燃氣鍋爐污染物排放限值。可以預見，隨著國家政策的落地生根，熱電聯產事業將要迎來蓬勃發展的新階段。對于熱電廠來說，優質的近距離熱負荷已經逐步納入供熱范圍，過去由于技術條件的限制遠距離的熱用戶無法聯網供熱，現階段可采用長距離輸送熱網技術實現遠距離熱用戶供熱。

1 長距離輸送熱網技術

長距離輸送熱網技術，即采取特殊的減少沿途水力損失和散熱損失的技術措施，將蒸汽管網輸送距離由過去的5～6公里提高到15～20公里，甚至到25公里以上，溫降由常規設計的每公里15℃～20℃降為每公里8℃以內，壓降控制在每公里0.03MPa以內。

2 適當的熱補償方式

常用的補償方式有自然補償、波紋管補償器補償、套筒補償器、球形補償器、方形補償器及無推力旋轉筒補償器補償等。管道盡可能利用跨越和走向轉折及調整管道高差自然補償（包括π型、L型和Z型）。為減少壓損，沒有自然補償的平直管段推薦采用無推力旋轉筒補償器，該補償器有如下突出優點：安全性能高；產品的壽命長；補償量大（可達1000mm），每組補償器可以補償350m，相比自然補償可以使熱網的管損大大減少；投資省，因旋轉補償器的補償距離長，采用的補償器數量減少，且對土建的固定墩推力小，固定墩的設置數量比較少，固定墩的規模比較小，可以節省土建投資20%～25%。

3 保溫材料及保溫結構

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、復合硅酸鹽以及新型的納米復合毯等。對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構，在280℃～320℃之間可以采用硅酸鋁針刺毯和高溫玻璃棉的復合結構，這樣可以減少材料的投資，對于溫度在250℃左右及以下蒸汽管道，可以直接使用高溫玻璃棉管道進行保溫。硅酸鋁針刺毯的主要技術參數：密度110～130kg/m3，導熱系數0.15w/m·k（平均溫度500℃），抗拉強度40kPa。高溫玻璃棉的主要技術參數：導熱系數K=0.033w/m·k（平均溫度25℃），纖維直徑小于6μm，纖維長度在20～25cm之間。

3.2 保溫結構

采用多層保溫結構，每層保溫材料縱橫錯開，各層間保溫材料縱橫錯開；在每層保溫材料外均包阻燃鋁箔

玻纖布反射層；外殼采用環保節能型保護層——彩鋼板。

4 隔熱管托

采用高效隔熱節能型滑動管托，采用導熱系數較低、強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℃時導熱系數K=0.045w/m·k，在滿足隔熱瓦塊承重的前提下，盡量縮小管夾長度，提高保溫效果。為減少熱量傳導和摩擦力，管托支撐面下墊聚四氟乙烯隔熱板，抗壓強度≥8MPa，平均溫度25℃時導熱系數K≤0.15w/m·k。

5 鋼套鋼地埋管

1.工作鋼管；2.內保溫層；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.鋼制外護管；12.防腐層

為降低工程造價和減少運行維護成本，供熱工程應盡量采用架空敷設方式，如果需要跨越路網、河溝等必須采用地下穿越方式時，則優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工程基本情況

華能岳陽電廠一期供熱管網工程是湖南省第一條長距離蒸汽輸送管線，包括：建設電廠到云溪工業園主管網12.6公里，5個分支管網共計11.8公里，將電廠一期2×362MW進口燃煤發電機組產生的低壓蒸汽，供應熱用戶44家，最遠用戶16.2公里（管道長度）。簽訂協議流量共117t/h，考慮到熱用戶的同時使用系數，云溪工業園一期熱用戶設計最大流量約為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計有限公司負責設計，主要用汽企業參數：0.6～0.9MPa，160℃～190℃。根據用戶需求，供熱首站操作參數為：P=1.41MPa，T=320℃；設計參數為：P=1.6MPa，T=330℃。主管網12.6公里，主管網末端分汽站處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：管道起始端2公里內選用20優質無縫鋼管，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#優質無縫鋼管，埋地蒸汽管道保護套管采用Q235B高頻螺旋縫焊接鋼管。

7 一期供熱管網工程具體措施

第一，采用先進可靠的SZG-系列耐高壓自密封旋轉補償器，使用參數范圍：壓力為1.0～4.0MPa，溫度為

-60℃～420℃，產品結構為雙重密封，一為環面密封，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度不銹鋼復合密封件，抗壓強度≥50MPa/cm2。產品補償為PN2.5等級。

第二，主保溫厚度為190mm，保溫材料選用復合結構形式，一共四層，內兩層保溫為硅酸鋁針刺毯，外兩層保溫為高溫玻璃棉。保溫敷設要做好防雨措施，避免受潮進水影響效果；銜接緊實，捆扎牢固，注意錯開縱向和環向的拼接縫，環向的拼接縫應斜向下45°角，每層保溫均需包裹阻燃鋁箔玻纖布反射層，反射層的搭接要達到50mm。保溫保護外殼采用0.5mm厚彩鋼板，該保護層耐腐蝕性好，不易軟化、脆裂，且材質價格低廉，暴露在郊外被人為盜竊破壞的可能性較低，減少了維護成本。

第三，管托的選用。采用低摩擦高效隔熱節能型管托，比普通管托的散熱損失要減少約40%，滑動管托摩擦系數為0.07～0.10，管道對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，主管網共計13段，長度18～186m不等，合計總長度492m，支管網共計11段，其中最長段為臨港保稅區支線長度為1130m，合計總長度為1490m。直埋敷設管線部分采用自然補償和外壓軸向型波紋管補償器。鋼套鋼地埋管采取分段加工，現場焊接組裝的方式，采取開挖施工，埋設后恢復路面。

第五，疏放水。在蒸汽管網前、中部設置蒸汽管道啟動疏水，在蒸汽管網后部設置啟動疏水及連續疏水。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工程效果分析

華能岳陽電廠一期供熱管網工程2012年2月開工建設，經緊張的協調和施工調試，當年8月管線貫通，經管道水壓強度試驗、管道吹掃等程序，于當年9月開始通汽試運行。經檢查，所有支吊架受力正常，旋轉補償器動作正常無泄漏。實際流量達到46t/h（設計值的57.6%）時，供熱首站的壓力為1.2MPa，溫度為297℃，最遠用戶（管道長度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，穩定運行時工質損失為零。

本供熱改造工程實施后，節約標煤約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。項目節能與環保效果明顯，獲得國家能源局“燃煤電廠綜合升級改造項目”專項資金獎勵。

9 結語

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

參考文獻

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

[2] 原鵬.新型補償器在長距離輸送熱網中的應用研究

[J].中國新技術新產品，2012，（16）.

[3] 李海雯.鋼套鋼蒸汽直埋管道長輸技術的開發應用

[J].區域供熱，2011，（5）.

[4] 南京蘇夏工程設計有限公司專利：長輸熱網方法（專利號：ZL200710133618.5）.