0 背景

某熱力公司依托熱電聯(lián)產(chǎn)機組對園區(qū)實施集中供汽，現(xiàn)新增一釀造熱用戶，位于現(xiàn)有熱力網(wǎng)末端，擬從最后一個連續(xù)熱用戶后接入，管線展開長度約1 000 m。由于釀造熱用戶兩班制間歇生產(chǎn)，因此倒班時供汽模式難以調(diào)節(jié)，通過停汽間歇運行和小流量熱備用的傳統(tǒng)供汽管線運行方式存在嚴重能源浪費問題。由于兩班制生產(chǎn)用戶間歇時間不超過4 h，因此可采用蓄熱技術(shù)進行優(yōu)化。

1 兩班制間歇熱用戶的特點

該釀造用戶生產(chǎn)工藝不連續(xù)，且間歇運行，生產(chǎn)實行兩班工作制，每班工作8 h，間隔4 h，日累計用汽時間16 h。釀造生產(chǎn)工藝用汽量有典型的爬升和下降的特點，即在蒸壓、蒸餾開始過程用汽量逐漸增大，蒸壓一定時間后逐漸下降，再停用。此外，兩班生產(chǎn)為非連續(xù)，存在兩個用汽高峰，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，最大工藝熱負荷為20 t/h。在采暖季，由于釀造車間需要適宜溫度，雖有冬季采暖熱負荷，也需蒸汽換熱來解決，蒸汽折算成采暖熱負荷為1.9 t/h。在采暖季，最大熱負荷為22.1 t/h，在每日15:00-18:00和1:00-5:00倒班時段僅有采暖熱負荷，最大為2.0 t/h。在非采暖季，最大熱負荷為19.3 t/h，在每日15:00-18:00和1:00-5:00為倒班時段，不用蒸汽。采暖季和非采暖季熱用戶用汽見圖1和圖2。

2 傳統(tǒng)方案的熱損失

依據(jù)熱源減溫減壓后外供參數(shù)、現(xiàn)有用戶和本次接駁用戶用汽參數(shù)（0.4 MPa飽和蒸汽）及最大用汽量，經(jīng)計算，供汽管道管徑選用DN200，保溫材料選用20 mm硅酸鋁針刺氈、100 mm離心玻璃棉。在該設計方案下，為避免釀造熱用戶在倒班期間產(chǎn)生能源浪費，熱力公司采用間歇運行方案或小負荷連續(xù)運行模式來降低熱損失。

2006年7月16日至20日，在北京展開的“中國尋根之旅”夏令營，有來自世界45個國家的華裔青少年和港澳臺地區(qū)的青少年5000余人參加了活動，主要內(nèi)容包括：在人民大會堂舉行盛大的開營儀式、參觀北京歷史文化名勝、中華文化精粹觀摩、海內(nèi)外華裔青少年聯(lián)歡等，在海內(nèi)外引起強烈反響。

2.1 間歇運行方案

間歇運行方案需要熱力公司在熱用戶倒班時關(guān)閉進汽閥，下一班啟動前再開閥暖管達到用戶用汽需求。由于關(guān)閉進汽閥后從接駁點至釀造用戶之間1 000 m的管道內(nèi)蒸汽會冷凝，且在下一班啟動時暖管也會產(chǎn)生大量的凝結(jié)水，這兩部分疏水都會帶來熱損失。閥門切斷后局部管道內(nèi)蒸汽冷凝損失為管道內(nèi)蒸汽體積乘以蒸汽密度，管道暖管時產(chǎn)生的疏水損失可通過公式計算得到

。

按原設計參數(shù)，DN200管道外徑和壁厚為219×6 mm，管道延米重量31.52 kg/m，保溫材料為離心玻璃棉，保溫厚度120 mm，保溫延米體積和重量為0.05 m

、2.5 kg/m；接駁點蒸汽溫度250℃、蒸汽壓力1.0 MPa，對應焓值為2 943.22 kJ/kg；冷凝后飽和水焓值為762.68 kJ/kg。

式中：G

為啟動凝結(jié)水量，kg/h；W

代表鋼管和閥門總重，kg；W

代表鋼管保溫材料的重量，kg；C

代表鋼管的比熱，kJ/kg·℃，對于碳素鋼取為0.469；C

代表保溫材料的比熱，kJ/kg·℃，對于離心玻璃棉取為0.837；ΔT

代表管材的升溫速度，℃/min；ΔT

代表管材的升溫速度，℃/min；i

代表工作條件下過熱蒸汽的焓值，kJ/kg；i

代表工作條件下飽和水的焓值，kJ/kg。

年輕刑警歪著脖子慢條斯理地說，編啊，繼續(xù)編啊？你是不是皮和骨頭發(fā)癢了，要我給松松？你以為我們是吃干飯的不是？年輕刑警又一拍桌子說，老實交代，為什么要編？

按照2.5℃/min升溫速度對管道進行暖管，暖管小時凝結(jié)水量

依據(jù)架空管道暖管經(jīng)驗，至少需暖管3 h才能達到設計參數(shù)，則每個生產(chǎn)日浪費蒸汽約為7.3 t/d［（161.85+1 161.11×3）×2班/d］，年浪費蒸汽1 314 t,按照每噸蒸汽價格200元計算，蒸汽管道疏水帶來的經(jīng)濟損失為1 460元/d（7.3×200），年經(jīng)濟損失26.28萬元［1 460×（300 d-120 d）］。

全部病例來源于2015年7月—2017年7月在我院康復科門診的患者，共80例。采用隨機數(shù)字表法分為試驗組和對照組，每組各40例。其中，試驗組中，男16例，女24例，年齡41～75歲，平均（56.10±9.67）歲，對照組中，男18例，女22例，年齡30～76歲，平均（53.08±11.27）歲；試驗組病程12～156個月，平均（37.58±29.36）個月，對照組病程16～120個月，平均（41.05±25.45）個月。

熱源點溫度受設計抽汽口參數(shù)限制，難以超過280℃，且前端有2 km管網(wǎng)覆蓋3個熱用戶，本次接駁點供汽壓力受上游最后一個用戶用汽壓力（至少為0.5 MPa）的限制，因此不可能無限小。經(jīng)計算，釀造用戶接駁點處壓力不低于0.5 MPa、溫度不高于260℃。

切斷時損失管道容積內(nèi)的蒸汽量

2.2 小流量熱備用方案

當接駁點蒸汽壓力達到0.5 MPa、溫度260℃時，采用1.5 t/h蒸汽量可保證壓力到達熱用戶末端時0.49 MPa，溫度略高于飽和蒸汽。

式中:表示對第m-1幀純凈語音的功率譜估計,表示對第m-1幀的噪聲功率譜估計。α為調(diào)節(jié)系數(shù),它的選取至關(guān)重要,其取值越接近1對“音樂噪聲”的抑制效果越好,但是會造成比較大的語音失真,α取值0.95～0.99時效果較佳[6],max函數(shù)返回兩個參數(shù)的最大值,SNRpost(m,k)表示后驗信噪比,定義后驗信噪比為:

衛(wèi)星：到2020年，基本建成普洱國家綠色經(jīng)濟試驗示范區(qū)，是國家賦予普洱的重大任務。我們將深入學習貫徹習近平新時代中國特色社會主義思想和黨的十九大精神，全面落實省委、省政府決策部署，圍繞建設生態(tài)宜居之城、健康養(yǎng)生之地、普洱茶文化之源，用好生態(tài)優(yōu)勢、做好生態(tài)文章、發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟、壯大生態(tài)財政、改善生態(tài)民生，把普洱建設成為綠色發(fā)展示范城市、祖國西南邊疆的綠色明珠。

該方案即在釀造用戶倒班時通過保持蒸汽小流量來滿足管道熱備用，使下一班次用汽時無需暖管

，也是目前熱力公司對間歇熱用戶通常的運行方案。在管道直徑和保溫參數(shù)給定的情況下，蒸汽管道散熱量是固定的，如果流量偏小，則單位流量承擔的散熱量更多，對應的單位流量溫降更大

。可見，在熱備用時為了盡可能的小流量，需提高熱電聯(lián)產(chǎn)機組減溫減壓出口溫度，降低出口壓力，以保證蒸汽到達用戶側(cè)時仍為飽和蒸汽或過熱蒸汽。

由于階梯升溫升壓暖管時間長，且操作時需對管道全段疏水閥進行觀測，人工成本較高，且夜間操作安全難以控制，故不建議使用間歇運行方案。

由于用戶倒班時段未生產(chǎn)，故1.5 t/h蒸汽雖到達用戶處，但用戶不承擔該費用。該部分浪費的蒸汽量約為12 t/d（1.5 t/h×4 h/班次×2次/d）,年浪費蒸汽2 160 t,按照每噸蒸汽價格200元計算，蒸汽管道疏水帶來經(jīng)濟損失為2 400元/d（200×12）,年經(jīng)濟損失43.20萬元（180d×2 400元/d）。

3 采用蒸汽蓄熱器的優(yōu)化方案

蒸汽蓄熱器利用壓力差實現(xiàn)低壓蒸汽和飽和水的轉(zhuǎn)換，使蒸汽以飽和水的形式儲存，該方法常用于不穩(wěn)定熱負荷下鍋爐出力的調(diào)節(jié)

。本文嘗試將蒸汽蓄熱器引入集中供熱管網(wǎng)工程中，將管道熱備用而以小流量運行的蒸汽進入蓄熱器，在正常班次時釋放出來，以減少管道用汽量。

根據(jù)蒸汽蓄熱器原理，飽和水和釋放的低壓蒸汽壓差越大，所需的蒸汽蓄熱器容積就越小

，故在設計時應盡可能提高進入蓄熱器的蒸汽壓力。由前述分析可知，小流量時溫降較大，為保證到達末端用戶時仍為飽和蒸汽甚至過熱蒸汽，需降低接駁點的蒸汽壓力。因此需要提高到達末端用戶側(cè)的蒸汽壓力，減少該管段蒸汽的溫降，在保證流量不變的條件下，提高接駁點至釀造用戶DN200管道保溫性能。經(jīng)計算，保溫厚度增加40 mm，即保溫厚度達160 mm時，本次管道接駁點壓力可提高至0.9 M Pa，到達釀造用戶末端壓力為0.898 MPa，溫度175.5℃，管道熱損失86.7 W/m，管段溫降84.4℃。

在用戶側(cè)設置蒸汽蓄熱器，與主管網(wǎng)來的蒸汽減溫減壓后并聯(lián)，可將每班倒班時產(chǎn)生的6 t（1.5 t/h×4 h）蒸汽儲存起來，在用汽高峰時釋放出來。按照進蓄熱器蒸汽壓力0.898 MPa和用戶側(cè)用汽壓力0.4 MPa，查手冊可得1 m

的飽和水產(chǎn)汽量為54 kg

，計算得到蓄熱器需要的水容積為111.1 m

（6 000 kg/54 kg/m

）。采用蒸汽蓄熱器后，熱力網(wǎng)運行方案為兩個倒班期間蒸汽蓄熱器儲存蒸汽，正常班次時釋放出來。蒸汽蓄熱器運行工況見圖3。

4 優(yōu)化方案優(yōu)勢對比

蒸汽蓄熱器方案中，增量投資增加了包括40 mm厚、體積為0.06 m

的離心玻璃棉保溫材料和111.1 m

的蒸汽蓄熱器系統(tǒng)，總費用為180萬元。蓄熱器投運后，有效避免了熱用戶倒班間隙高品質(zhì)蒸汽的浪費，減少蒸汽損失2 400 t/年，滿足國家節(jié)能減排要求。此外，蒸汽蓄熱器可減少經(jīng)濟損失43.20萬元/年，對于180萬元投資，增量投資回收期為4.2年。

5 結(jié)論

綜上，蒸汽蓄熱器引入至集中供汽末端兩班制間歇用戶的工程設計，可實現(xiàn)倒班時熱備用小流量蒸汽的蓄熱，節(jié)能效果明顯，在現(xiàn)有能源價格下，蒸汽蓄熱器方案靜態(tài)回收期4.2年，隨著能源價格的增長，其經(jīng)濟性趨于更優(yōu)。

[1]北京寰球化學工程公司.蒸汽疏水閥的設置[S].HG/T 20570.21-95.北京：化工部工程建設標準編輯中心，1996.

[2]陳才,趙惠中,燕勇，等.含間歇用汽用戶的蒸汽管網(wǎng)的運行方式[J].煤氣與熱力,2017,37(3):28-31.

[3]曾鑫.集中供熱長距離蒸汽管道壓降和溫降計算分析[J].煤質(zhì)技術(shù),2021,36(3):64-68.

[4]張渝,段瓊,彭嵐，等.蒸汽蓄熱器的原理及應用[J].節(jié)能,2006,25(5):38-39,55.

[5]夏敏文.熱能工程設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，1998：132-137.