供熱管網“零管損”運營分析探討

陳棟

摘要：近年來，隨著環保要求的不斷提升，由熱電廠集中供熱成為市場主流，供熱管網越來越龐大，蒸汽輸送距離逐漸增加，各熱電廠的供熱管損也越來越高。目前供熱管網在長距離輸送中產生的損失全部由供熱企業承擔，這給供熱企業造成了巨大的運營負擔，因此，盡量降低甚至消除供熱管損成為擺在各供熱企業面前最為重要的任務。本文基于華能金陵燃機電廠供熱管網“零管損”試驗成果，探討供熱管損的主要組成部分，和最大限度降低供熱運營管損的辦法。

關鍵詞：零管損;熱損失;金陵燃機電廠;控制試驗;

引言

華能金陵燃機電廠現向南京經濟技術開發區和液晶谷近80余家用戶供熱，廠內設置三個相互連通的分汽缸為供熱首站，其中#1分汽缸接出一根DN350管道向液晶谷供汽;#2、#3分汽缸分別接出一根DN700管道向南京經濟技術開發區供汽，兩根管道并列運行，單根管道長度約14公里，進入開發區后接入兩個相互連通的分汽缸后，共接出四條主線向南京經濟技術開發區供熱。自管道建成投產以來，電廠長期面臨著供熱管損大的壓力。電廠在長期跟蹤管損變化，分析管損的主要影響因素后，實施了供熱管網“零管損”試驗，探討最大限度控制管損的方法，取得了顯著成效。

1.管損組成

在實際應用中，供熱管損主要來源于兩部分：一是因管網自身特性和蒸汽參數引起的內部損失;二是供熱管網在運營過程中因管道泄漏和計量失準等原因引起的外部損失。

1.1內部損失

內部損失主要反映的是熱損失，即是蒸汽在管道內傳輸過程中，因管道布置和蒸汽流量等因素引起的蒸汽參數變化，最終反映為質量損失。熱損失的大小取決于初始參數和蒸汽流量。

1.2外部損失

外部損失主要由計量損失和泄漏損失組成。

1.2.1計量損失

計量損失主要是由于供熱管網在運營過程中，因表計側蒸汽處于非過熱狀態，部分蒸汽無法計量，此時計量表計測定流量小于實際流量，此部分因計量不準確導致的損失為計量損失。

1.2.2泄漏損失

供熱管道在運行過程中，隨著設備的老化，不可避免會產生泄漏，同時管道末端往往安裝自動疏水器，如用戶用汽量較小，此時蒸汽流速小，較多蒸汽凝結成水排放，會造成疏水損失，此時疏放水及泄漏損失是直接以質量損耗的形式表現。

2.供熱“零管損”

華能金陵燃機電廠在嚴格監視供熱管損變化、分析管損主要影響因素的基礎上，提出了“供熱零管損”的創新概念。

供熱“零管損”的含義是：供熱管網在實際運營過程中，除受其自身特性影響而發生的不可避免的損耗外，不再發生更多的供熱損失，此種狀態稱為“零管損”，為驗證“零管損”的可行性，電廠開展了供熱零管損控制試驗。

3.供熱零管損控制試驗

華能金陵燃機電廠向南京經濟技術開發區供熱管網（簡稱“西線”）為替代南京第二熱電廠而建設，共有兩根長約14公里、DN700主線并列運行，經配汽站兩只相互連通的分汽缸重新分配后，通過四根供熱支線接入開發區原供熱管道向開發區企業供汽。西線設計流量125t/h，設計初始溫度308℃-330℃，壓力1.2MPa-1.4MPa，設計末端溫度245℃，壓力0.91MPa，單根管道設計管損約5.2t/h，用戶用汽性質為工業用汽。

自西線正式投產運行以來，管損一直偏高，特別是在供熱淡季，最高時管損超過25%，單位時間質量損失高達30t/h以上。電廠在仔細分析管損影響因素的基礎上，結合實際的供熱量情況，基于供熱“零管損”的概念，在2017年6月-10月實施了供熱管網零管損控制試驗，實際操作是將西線兩根供熱管道并列運行的方式改為一根運行，一根備用的運行方式。通過運行方式的變更，使管道的運行參數盡量接近于設計參數，并在此條件下摸索出不同流量下的最佳蒸汽運行參數。

3.1管損變化情況

對比試驗前后的統計數據，剔出外部干擾因素，試驗前后管損有明顯降低。為保證準確性，選取流量相近的不同時段、某時段的連續用汽（環比）及7月份同比數據分析：

3.1.1流量相近的不同時段管損變化

對比與單管流量相近的不同時段數據分析，以2016年10月和2017年4月中連續6天的數據，與試驗后的管損數據進行比對。

可以看出， 試驗期間與接近或略低于2016年10月份用熱量的情況下（100-110t/h左右），管損由原來的19.80%降至15.83%;與接近或高于2017年4月份用熱量的情況下（115-125t/h左右）比較，管損由原來的17.42%降至9.19%?？梢娫诠崃炕窘咏那闆r下，試驗期間的供熱損失明顯減小。

從絕對的質量損失來說，試驗期間的損失也下降明顯，以上四表中，7月份6天的單位時間質量損失僅為11.32噸/h，而2016年10月和2017年4月的雙管運行期間單位時間質量損失分別為21.41和20.13，分別減少了10.09t/h和8.81t/h。

3.1.2某時段連續用汽管損變化

為盡量排除用戶間斷用汽的影響，分別取試驗期間和正常運行期間用戶工況基本一致的工作日各六天，時間段為9：00-16：00，對比數據如下：

從上表可以看出，試驗期間的開發區管損有所減小，特別是進入7月以后，在用汽量增加的情況下，管損下降尤其明顯。試驗期間管損最大10.42%，最小6.56%;而正常運行期間管損明顯偏大。

從質量損失來說，排除用戶啟停影響后，在用戶連續用汽的情況下，短期間單管運行期間質量損失相比雙管運行期間減少了近10t/h。

3.1.3同比管損變化

（1）與2016年同期相比，為便于分析，統一以供汽出口流量和用戶側流量數據對比分析，2017年7月份開發區供汽量85320噸，售汽量74740噸，管損為12.40%，2016年同期開發區供汽量89416噸，售汽量74345噸，管損為16.86%;管損同比下降4.46%，全月減少4492噸蒸汽損耗，折合噸小時減量6.04噸。

從月度管損曲線不難看出，2017年7月份管損明顯低于2016年同期，由于2017年7月份中旬開始，邦基糧油減產和金陵藥業年度檢修原因，管損降幅雖有所收窄，但平均值仍低于2016年同期。

（2）正常用汽管損比較

由于2017年7月19日起，存在大用戶停汽檢修的情況，對于管損影響較大，將此因素排除，單獨比較7月1日-7月18日的數據（金陵藥業7月19日開始停汽）如下：

◆2016年7月1日-18日開發區總供汽量52641噸，用汽量43257噸，總質量損失9383.75噸，單位時間質量損失21.72t/h，管損21.69%。

◆2017年7月1日-18日開發區總供汽量51589噸，用汽量46188噸，總質量損失5400.49噸，單位時間質量損失12.50噸，管損12%。

在排除大用戶停汽檢修，供熱量基本一致的情況下，2017年7月管損明顯小于2016年7月，其中管損減小9.69個百分點，單位時間質量損失減小9.22t/h。

3.2流量溫度壓力曲線

3.2“零管損”控制試驗結論

從試驗的結果看，在用戶用量無法改變，同時初始參數符合設計要求的情況下，通過合理調整運行方式，將分布于兩根管道的負荷整合到單根管道上，有效減小了內部損失，試驗期間的管損基本達到設計值，可以認為達到了“零管損”。

4.外部損失控制實例

4.1泄漏損失控制

泄漏損失的控制主要在以下兩方面：

（1）消除管道及其附屬機構的泄漏，如焊縫撕裂、砂眼漏汽、盤根法蘭吹損等。

（2）盡量減少管道疏水，在管線末端含水量較大的位置，可考慮安裝合適的自動疏水器，其原則是避免自動疏水器工作時帶出的蒸汽越少越好，這樣一方面減少了管道中的水份，可在一定程度上保障計量表計的安全和計量完整性;另一方面減少了疏水過程中的蒸汽損耗。

在實際應用中，普通焊縫、砂眼等泄漏造成的損失相對較小，在泄漏損失中，疏水損失所占比重較大，主要是由自動疏水器損壞而導致的長疏水和不合理的自動疏水器布置所引起。

華能金陵燃機電廠所轄供熱管線的邦基支線，長度約3公里，管道直徑為DN300，基本是架空直管，有少量地埋和彎頭，蒸汽參數較高，含水量少。2016年以前，此段管道有多達8組自動疏水器，且自動疏水器型式為熱動力式，儲水量小，在疏水過程中有大量蒸汽排出，管損較大。2016年下半年對此進行改造后，將自動疏水器全部拆除，將管線沿途疏水改為用戶內部疏水，經過計算，在用戶用汽方式不變的情況下，管損減少了約1.2t/h。

4.2計量損失控制

計量損失的組成，一是由于流量計計算方式與實際運行參數不匹配而導致計量損失;二是因流量計自身因素，在90%干度條件下，將因溫壓補償不足導致超過10%的損耗。

4.2.1計量方式調整

華能金陵燃機電廠南線，在建設投產后，長期處于低壓狀態運行， 末端用戶熊貓電子壓力最低僅為0.79MPa，溫度175℃，對應初始壓力為0.8MPa，溫度260℃。此時雙方約定以固定密度方式計量，對應固定密度下的溫度約185℃，壓力0.85MPa，基本符合其流量計處實際參數情況。

2018年下半年，因相關用戶用熱需求的變化，初始參數發生變化，溫度提高至295℃，壓力提高至1.1MPa，此時熊貓電子處溫度為195℃，壓力1.0MPa，對應密度已大大超過流量計設定的固定密度，此時即發生了較大的計量損失。調整計量方式為溫度壓力實時計算密度的方式后，計量反映的質量流量高出原固定密度下的質量流量約1/3。

因此，在供熱管道實際運營過程中，企業可根據自身實際情況，選用合適的計量方式，以此實現減少此部分計量損失的目的。

4.2.2選用合適流量計并控制參數

應根據需要選用合適量程的渦街流量計，減少最小流量下測量誤差和超量程下的流量失真，完善溫壓補償，同時控制好溫度壓力參數，使流量計處蒸汽始終處于過熱狀態，避免計量損失。

5.結語

供熱管損的控制是一項系統性工作，在控制管損的過程中應立足理論，結合實際，科學實施。華能金陵燃機電廠不拘泥于設計運行方式，在合理的數據分析和科學決策的基礎上，創新性地提出了供熱“零管損”的概念，并大膽采取了實際行動進行驗證，通過試驗，一是總結出了合理的流量、溫度、壓力曲線，二是驗證了供熱“零管損”的實際有效性，有非常顯著的示范效應。

參考文獻

[1] 張開菊，等.熱力網與供熱：中國電力出版社，2008.1

[2] A.A.約寧.供熱學.單文昌，尚雷，譯：中國建筑工業出版社，1998.

[3] 李善化，集中供熱設計手冊：中國電力出版社，1996.

[4] 王宇清.供熱工程：中國建筑工業出版社，2005.

[5] 華永明.工程熱力學：中國電力出版社，2013.