蒸汽采暖系統(tǒng)的節(jié)能問題研究

黃 麗

（中航飛機(jī)股份有限公司漢中飛機(jī)分公司，陜西 漢中 723213）

1 蒸汽采暖系統(tǒng)的概念

蒸汽采暖系統(tǒng)的通常包含三個組成部分：熱源、供熱管道和散熱設(shè)備。蒸汽采暖系統(tǒng)，即是指以蒸汽為傳熱介質(zhì)，通過蒸汽將熱量從熱源經(jīng)由供熱管道輸送到用戶所在的散熱設(shè)備的供熱系統(tǒng)。相比熱水采暖系統(tǒng)，蒸汽采暖系統(tǒng)具有如下幾個特點(diǎn)：

1） 蒸汽采暖系統(tǒng)的熱量輸送主要依賴輸送蒸汽本身的出口壓力來完成，根據(jù)計算供熱管道每輸送1 公里長度，蒸汽壓降就相應(yīng)的降低約0.1 兆帕。考慮到我國蒸汽采暖中鍋爐房出口蒸汽的初始壓力一般在1.3 兆帕以內(nèi)，而用戶所在的散熱設(shè)備對蒸汽進(jìn)口壓力有一定的要求，因此從熱源到用戶的距離一般在4 公里范圍內(nèi)。

2） 蒸汽隨著溫度的升高比重越來越小，且在管道中的流速較快、傳熱效率較高、熱惰性較低，因此蒸汽采暖系統(tǒng)相比熱水采暖系統(tǒng)的啟動和降溫速度均相對較快，即常說的熱的快冷的也快，更加適用于工業(yè)生產(chǎn)建筑或需要間歇采暖的用戶。

3） 通過熱水輸送熱量的熱水采暖系統(tǒng)，在釋放熱量后水的形態(tài)不會發(fā)生變化。但蒸汽采暖系統(tǒng)中的蒸汽，在釋放熱量后形態(tài)由蒸汽變成了凝結(jié)水，凝結(jié)水通過疏水器和管道回收裝置到凝結(jié)水箱，經(jīng)水泵加壓送入鍋爐中重新加熱成為蒸汽，供給用戶由此形成一個完整的循環(huán)。

4） 由于釋熱原理不同，蒸汽的單位放熱量要高于熱水的單位放熱量，其配套的散熱設(shè)備的傳熱溫差也相對較高。因此在相同面積下，采用蒸汽為介質(zhì)所需的散熱器片數(shù)要小于采用熱水為介質(zhì)所需的散熱器片數(shù)。而散熱器造價占采暖系統(tǒng)的比重較大，這就有利于節(jié)省安裝采暖系統(tǒng)時的初投資。但與此同時，蒸汽散熱設(shè)備的溫度很高通常為150 度左右，很容易造成人員燙傷隱患。

5） 如果疏水器或凝結(jié)水管道中壓力下降的速率快于溫度下降的速率，就可能導(dǎo)致部分凝結(jié)水重新汽化，形成“二次蒸汽”。提高了蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行復(fù)雜度，使其容易產(chǎn)生“跑、冒、滴、漏”等問題，降低蒸汽采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

6） 蒸汽采暖系統(tǒng)在供熱時只能采用間歇調(diào)節(jié)的方式控制穩(wěn)定，因此容易產(chǎn)生溫度波動幅度大、管道內(nèi)經(jīng)常存在蒸汽或凝結(jié)水及空氣。管道運(yùn)行時容易出現(xiàn)水錘現(xiàn)象及運(yùn)行噪聲大等問題。造成蒸汽采暖系統(tǒng)的管道容易氧化形成腐蝕而降低其使用壽命。

綜上所述，蒸汽采暖系統(tǒng)既有優(yōu)點(diǎn)，也存在缺陷。作為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要組成部分，在現(xiàn)階段能源成本越來越高的情況下，在蒸汽采暖系統(tǒng)中高效利用能源進(jìn)行節(jié)能越來越得到人們的關(guān)注和重視。

2 蒸汽采暖系統(tǒng)存在的常見問題和節(jié)能方法

蒸汽在蒸汽采暖系統(tǒng)中路徑可以拆分為三個環(huán)節(jié)：輸送、散熱和回收，每個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生損耗。除此之外，在蒸汽采暖系統(tǒng)的安裝環(huán)節(jié)中，也有可能產(chǎn)生一定的損耗甚至浪費(fèi)。因此要想做到系統(tǒng)節(jié)能，就必須找出蒸汽采暖系統(tǒng)及運(yùn)行管理過程中可能存在的問題，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行有效的處理，以達(dá)到節(jié)能的目的。這些問題和節(jié)能方法具體到各個環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)為：

2.1 輸送環(huán)節(jié)

熱力輸送環(huán)節(jié)常見的問題有兩種：

1） 不重視供熱管道的保溫工作，散熱損失大，直接影響用戶采暖溫度。做好供熱管道，特別是室外管道的保溫工作，是做好系統(tǒng)節(jié)能的重要工作。由于部分單位不重視管道保溫，沒有計算管道保溫層的合理厚度，也沒有按規(guī)范進(jìn)行保溫層安裝，而是單純追求低投入高產(chǎn)出，靠經(jīng)驗(yàn)來處理保溫層，造成了部分蒸汽采暖系統(tǒng)在輸送環(huán)節(jié)浪費(fèi)了大量的熱量，產(chǎn)生了高昂的散熱損失。要解決這項(xiàng)問題，必須真正認(rèn)識到管道保溫的重要性。在設(shè)計時計算熱力管道熱損失，選定經(jīng)濟(jì)合理的管道保溫層厚度，在蒸汽采暖系統(tǒng)安裝時，選用保溫性能好的保溫材料按設(shè)計的保溫層厚度及規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保溫層、保護(hù)層的施工及防腐，從根本上杜絕能源浪費(fèi)的隱患，達(dá)到節(jié)能效果。

2） 送汽方式不科學(xué)，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行部分單位特別是部分工業(yè)企業(yè)基于樸素的節(jié)能觀念，覺得持續(xù)送汽消耗大，從而使用間隔送汽的方式，認(rèn)為這樣能夠節(jié)約蒸汽。實(shí)際上這種不科學(xué)的送汽方式會使得輸熱管道內(nèi)殘留大量積水，在間隔結(jié)束后進(jìn)行送汽時產(chǎn)生水沖擊水錘現(xiàn)象，形成應(yīng)力造成管道連接處出現(xiàn)滲漏等問題。非但不能節(jié)能，反而影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成不必要浪費(fèi)。要解決這項(xiàng)問題，就需要學(xué)習(xí)蒸汽采暖系統(tǒng)的運(yùn)行原理，修正不科學(xué)的節(jié)能觀念，使用合理方法進(jìn)行能源供應(yīng)，從而達(dá)到節(jié)能目的。

2.2 散熱環(huán)節(jié)

散熱環(huán)節(jié)的常見問題是散熱設(shè)備數(shù)量超標(biāo)。由于許多單位沒有計算過準(zhǔn)確的建筑物熱損失，而是僅僅按建筑面積和熱負(fù)荷進(jìn)行估算，因此產(chǎn)生了采暖系統(tǒng)散熱設(shè)備數(shù)量超標(biāo)等問題。害怕采暖溫度不夠，單純憑借經(jīng)驗(yàn)來確定散熱設(shè)備的安裝數(shù)量，也會導(dǎo)致散熱設(shè)備數(shù)量過多的問題。數(shù)量超標(biāo)的散熱設(shè)備將會過度拉高室內(nèi)溫度，逼迫用戶不得不“開窗散熱”，這些從窗戶散出去的熱量就被白白浪費(fèi)。

要解決這項(xiàng)問題，需要相關(guān)單位在安裝蒸汽采暖系統(tǒng)前，先嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范計算出建筑物的熱損失，根據(jù)計算結(jié)果得出性價比最高的散熱設(shè)備安裝方案，根據(jù)安裝方案進(jìn)行安裝。從而保證均衡供汽，減少不必要的熱量浪費(fèi)，節(jié)約蒸汽。

2.3 回收環(huán)節(jié)

回收環(huán)節(jié)的常見問題也有兩種：

1） 沒有準(zhǔn)確計算凝結(jié)水回水量，經(jīng)驗(yàn)主義是蒸汽采暖系統(tǒng)安裝、運(yùn)行和管理中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，由于過度依賴經(jīng)驗(yàn)，許多單位在安裝蒸汽采暖系統(tǒng)時沒有準(zhǔn)確計算系統(tǒng)回水量，導(dǎo)致回水管徑不是偏大就是偏小。管徑偏大管網(wǎng)造價高不經(jīng)濟(jì)，管徑偏小凝結(jié)水回水量小，滿足不了鍋爐房正常用水，致使鍋爐房再加熱水量增加，此部分水由冷水軟化后進(jìn)行補(bǔ)給這些不當(dāng)?shù)幕厮绞皆斐赡芎脑黾樱纬少Y源和能源的浪費(fèi)。

要解決這項(xiàng)問題，必須正確計算凝結(jié)回水量并據(jù)此選擇正確大小的凝結(jié)回水管，蒸汽凝結(jié)水的回收利用在綠色企業(yè)達(dá)標(biāo)中要求必須達(dá)到70%，保證蒸汽采暖系統(tǒng)能夠正常回水，最大限度地收集回水并充分利用，從而達(dá)到節(jié)能。

2） 忽視了疏水器的作用，疏水器的作用是自動阻止蒸汽逸漏而且迅速地排出用熱設(shè)備及管道中的凝結(jié)水，同時能排除系統(tǒng)中積留的空氣和其它不凝性氣體。疏水器是蒸汽采暖系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，需要定期進(jìn)行檢修維護(hù)，以保證其內(nèi)部沒有堵塞等故障，能夠正常運(yùn)行。但目前有不少單位忽視了疏水器的作用，不僅沒有定期檢修維護(hù)，甚至在停止供汽的期間也沒有對疏水器進(jìn)行必要的檢測和試驗(yàn)，認(rèn)為疏水器只需要按圖紙安裝完畢，就可以一勞永逸了。這種做法導(dǎo)致許多蒸汽采暖系統(tǒng)的疏水器長期處于失效狀態(tài)形同虛設(shè)，管網(wǎng)末端不熱，回水長期從旁通管經(jīng)過，造成蒸汽泄漏，四處冒汽。還有些單位干脆沒有安裝疏水器，回水通過管道直接排入下水道，整個蒸汽采暖系統(tǒng)甚至無法形成完整循環(huán)，沒有收集回水，更談不上二次利用，造成資源和能源的驚人浪費(fèi)。

要解決這項(xiàng)問題，首先要提升相關(guān)單位和維修人員對疏水器在蒸汽采暖系統(tǒng)中的重要性的認(rèn)識，并且定期開展針對疏水器的維修檢查工作及時更換損壞的疏水器。同時為了保證疏水效果，除了在總回水管道上安裝疏水器外，還可在每一組散熱設(shè)備上均安裝疏水器，在管道沿線一定距離安裝疏水器。并且在使用過程中加強(qiáng)監(jiān)測，以減少疏水器失效的幾率和影響，保障疏水器充分發(fā)揮其功能，提高蒸汽采暖系統(tǒng)的節(jié)能效果。

2.4 安裝環(huán)節(jié)

在蒸汽采暖系統(tǒng)安裝環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)的問題，是施工管理混亂、施工單位技術(shù)力量不足和施工人員素質(zhì)參差不齊。許多采暖系統(tǒng)的安裝單位在施工時選用質(zhì)量較差的廉價材料，也沒有按照設(shè)計圖進(jìn)行安裝，而是在輸熱管道安裝完畢能夠通汽后即宣告完工，甚至不進(jìn)行散熱設(shè)備的試壓。這些不僅會提高蒸汽采暖系統(tǒng)的泄漏率，加大后期維修的工作量和工作難度，還留下了許多安全隱患，甚至可能誘發(fā)較為嚴(yán)重的質(zhì)量安全事故。

要解決這項(xiàng)問題，必須從源頭上加強(qiáng)監(jiān)管。選擇有資質(zhì)的施工單位，從人、機(jī)、料、法、環(huán)各方面有針對性的加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按設(shè)計圖紙及規(guī)范施工，加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，保障施工效率和施工質(zhì)量，在安裝環(huán)節(jié)沒有隱患為后續(xù)的節(jié)能工作奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

蒸汽是蒸汽采暖系統(tǒng)正常運(yùn)行所不可或缺的“血液”，在目前能源成本越來越高的情況下，如何節(jié)約蒸汽，降低成本已經(jīng)成為相關(guān)單位非常關(guān)注的重要問題。蒸汽在蒸汽采暖系統(tǒng)中路徑可以拆分為三個環(huán)節(jié)：輸送、散熱、回收，每個環(huán)節(jié)都有產(chǎn)生一定的損耗甚至浪費(fèi)。節(jié)約蒸汽就是要根據(jù)實(shí)際情況來對癥下藥，以達(dá)到節(jié)能的目的。