蒸汽热力管网（共7篇）
蒸汽热力管网 篇1
大型炼油、石化企业中, 蒸汽作为各生产环节的主要能源之一, 其系统十分庞大、复杂。发展和优化蒸汽热力系统, 对降低炼油企业的加工成本, 提高能源利用效率, 增加经济效益, 与炼油核心产业形成有效的互补之势, 推动提升竞争力, 起着十分重要的作用。
兰州石化公司炼油区已经达到年加工原油1000万t的能力。使用的蒸汽主要由西固热电厂和动力公用锅炉及炼油装置余热锅炉供给。厂内供汽管网分为三个压力等级向装置供汽, 即3.5MPa级 (中压蒸汽) 、1.0MPa级 (低压蒸汽) 、0.3MPa级 (乏汽) 。热网主干系统50年前开始建设, 进过多次技术改造和扩大, 存在着许多“瓶颈”问题和流程不合理问题, 造成蒸汽系统损失大。例如:蒸汽主管线的排凝放空 (开放式蒸汽与凝结水同时排放) 就是其中的一个问题, 也是蒸汽动力系统的最为直接、最为可惜的浪费根源。
根据现场调查和分析, 炼油区蒸汽系统损失主要由以下几方面构成:蒸汽计量损失 (约占总供汽量的10%) ;主干线散热损失 (占总供汽量的4.26%) ;排空排凝损失占总供汽量的7.72%。在总结石化公司蒸汽系统概况和蒸汽系统损失原因的基础上, 对这三方面的损失有针对性的分别采取了措施。
首先, 为了解决排凝放空损失, 建立气动式排凝回收站和凝结水排汽加压站 (CVP) 是一种有效的方法, 它们是蒸汽系统优化技术设计的一种专门针对蒸汽主管线带汽排凝的专门装置, 它将有助于减少排凝损失和蒸汽凝结水的回收。
其次, 为了减少蒸汽计量损失和主干线散热损失, 建立了蒸汽系统实时数据采集及在线智能监测优化离线模拟系统。该系统实现了带温、压补偿的流量检测系统的计算机辅助分析和计算, 都有助于减少蒸汽计量损失和主干线散热损失。采用了计算机在线模拟监控系统, 可以使工作效率大大提高, 达到了计量数据的采集和自动上报功能, 节省了劳动力, 为提高公司经济效益提供了保障。
1 采用的方法
1.1 排空排凝损失的治理
蒸汽管网的安全、稳定、高效的运行, 是一个系统的问题。彻底消除水击隐患, 就是其中的一个重要方面。针对以上论述, 厂区蒸汽排空排凝治理应采取如下措施。
正常排凝疏水回收利用:即对长期需要排凝的地方增加疏水器和汽水分离设施, 正常回收, 减少排放损失和环境污染。为了解决正常的排凝放空问题, 建立气动式排凝回收站是一种有效的方法, 气动式排凝回收站是蒸汽系统优化技术设计的一种专门针对蒸汽主管线带汽排凝的专门装置。
这种方法不改变目前蒸汽管网的排凝管的位置、数量和管径, 采用受控的蒸汽喷射携带排凝方法, 集中进行汽水分离;经过标定914蒸汽排凝回收站将1.04 t/h (3.1MPa) 的中压蒸汽汽水分离后, 产生的“次中压蒸汽”经过文秋里装置用0.156t/h (2.9MPa) 的次低压蒸汽把1.0MPa的低压蒸汽汽水分离后多余的次低压蒸汽, 以及中压凝结水闪蒸出来的二次蒸汽喷射提升压力后, 能级恢复到0.97MPa后, 重新回到低压蒸汽管网。完全没有低压蒸汽损耗与降质, 并且回收了15%的中压闪蒸汽;低压凝结水与中压凝结水在“泵阀凝结水排汽站”内再次闪蒸出0.3MPa的乏汽。
该乏汽被“次中压蒸汽”提升压力后, 能级上升一级, 并入低压蒸汽管网。中压和低压两级分离出来的凝结水在“泵阀凝结水排汽站”内自动加压后, 将凝结水打入厂内的凝结水泵压管线, 完全闭式回收, 没有任何乏汽泄漏以及凝结水的浪费。在气动式凝结水回收站中, 中压蒸汽在数量上没有损耗, 在品质上由于它对低压蒸汽和乏汽进行了加压做功, 动能基本没有损耗。
1.2 蒸汽数据采集与模拟监控系统
结合现有厂区网络联通的接入点, 尽量利用现有网络互通的便利条件, 将厂区蒸汽系统的数据采集按照就近接入的原则划为25个T型站 (此采集站既能实现和二次仪表的通讯, 又能把采集到的二次仪表的信号发送到厂内网络上) , 建立工作站2个, 并完成与公司总机房联网。使用蒸汽数据采集系统将数据整理、分析, 指导生产。系统平台是NT4.0, 软件上采用的是Canac HydroNet的网络版和PC版语言环境设计开发完成的, 在通讯接口, 数据处理, 图表绘制方面的功能都相当完善。另外该软件还分为客户端和服务端, 服务端软件装在工控机上, 负责数据采集和处理, 客户端软件装在网络中的工作站上, 可以与服务端软件实时进行通讯, 也可以看到工控机上的实时数据, 便于经理和其他科室人员在自己微机上监测热网运行。
SROM的组成包括上位机 (即工业控制机) 、控制器、蒸汽管网仪表系统、局域网、实时数据库Infoplus.21、模拟软件CanacHydroNet、数据采集系统等部分构成。图2表示了SROM各组成部分和它们之间的关系。
数据采集系统采集蒸汽管网上29个数采点的温度、压力、流量和调节阀开度等实时信号。蒸汽系统与用汽单位交界处的压力和流量是可选的。模拟软件 (Canac HydroNet) 遵照兰州石化的蒸汽管网具体情况, 通过Canac HydroNet进行配置组态, 建立起严格、精确描述兰州石化蒸汽管网的数学模型 (模型见图3) 可以对管网进行水力 (该数学模型考虑了阻力降) 和热力模拟计算 (该数学模型考虑了热损失) , 其结果可用于监控、分析和优化蒸汽管网。模拟软件是SROM的核心。从Infoplus.21实时数据库读入有关测点仪表位号和实测值, 供模拟软件使用, 模拟结果, 即包括虚拟测点参数在内的大量计算值送回Infoplus.21实时数据库。从Infoplus.21实时数据库读入有关测点仪表位号和实测值, 供模拟软件使用, 模拟结果, 即包括虚拟测点参数在内的大量计算值送回Infoplus.21实时数据库。客户端应用系统将模拟结果, 即反映管网中任一管段上任一位置的蒸汽温度、压力、流体流率和冷凝等工况, 通过Infoplus.21客户端及时、准确、全面地显示出来, 即进行实时监控, 同时具备信号报警和操作调整提示等。
1.3 根据蒸汽数据采集与模拟监控系统, 实施保温更新
为了减少散热损失, 采用蒸汽数据采集与模拟监控系统, 建立了兰州石化蒸汽管网数学模型, 辅助蒸汽管网运行, 评估蒸汽管网保温是否合理, 散热是否超标, 寻找出需改进之处。模拟表明, 东一～东四线四根管线总阻力损失约为2.97×107kJ/h, 总散热损失约为6.17×106kJ/h, 总有用功损失约为2.12×107kJ/h。每年按照开工8000小时计, 每年有用功损失约为1.69×1011kJ, 相当于4700万度电的能量。东一线外表面温度较高, 传热推动力 (外表面温度和环境温度的差值) 是东三线等的两倍以上, 说明该支线保温层效率下降较严重。兰州石化蒸汽管网绝大部分管架直接接触钢管外壁, 裸露缝隙较大, 保温效果不好。考虑管托裸露导热等因素, 蒸汽管线总的散热增加, 实际模拟热流均高于合格热流, 尤其时东一线、东二线和东三线散热高于合格标准较大。
该管网实际散热量是理论散热量的2.3倍, 按照模拟情况, 动力厂对保温层效率较差, 保温损坏比较严重且散热量较大的东三线和东四线进行了保温更新。
2 实施效果
1) 该项目利用回收的低压蒸汽作为凝结水泵的驱动动力, 有效解决了由此带来的凝结水泵的“汽蚀”现象的发生, 实现蒸汽和凝结水的梯级回收。实施后, 消除了71个排凝管线的蒸汽直通和低点排空冒汽现象, 每小时可减少蒸汽排空损失5t/h、凝结水10～20t/h。
2) 全厂蒸汽系统数据自动采集站建立后, 实现了计算机对全厂蒸汽用户的压力、温度、流量等数据的自动采集, 并根据用户需求变化情况, 及时优化全厂蒸汽运行方案, 减少系统火用损失和散热损失。全年减少散热损失平均可节汽3.5t/h;通过计算机优化, 目前巳根据计算机优化结果调整全厂供汽方案38次, 每次调整后蒸汽消耗量比调整前下降20～30t/h。
3) 通过蒸汽数据采集与模拟监控系统的运行表明, 若管线裸露面积占管网外表面积的1%, 则热损失增加10%, 理论散热损失量相当于6t/h蒸汽量, 而实际散热损失量约相当于13.6t/h的蒸汽量, 节能潜力约为7.6t/h蒸汽量。因此, 改善保温对于兰州石化公司节能降耗有重大的意义。
3 结束语
若蒸汽凝结水回收系统技术研究取得期望的效果, 将对炼化企业蒸汽凝结水的回收和二次利用有很高的实用价值。
蒸汽数据采集系统的实施和运行, 对兰州石化公司东区的热力管网运行进行有效评估, 以模拟软件为平台, 建立了兰州石化蒸汽管网数学模型, 对管网工况做了离线模拟和分析。经实际考核, 表明该模型的计算结果可靠, 能用来评估兰州石化蒸汽管网系统, 达到安全生产、节能降耗的目的, 经济效益显著。
参考文献
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[2]李德英.等温降法在热网平衡调整中的应用[J].河北建筑工程学院学报, 1994, (01) :12-13.
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[4]卢丽冰, 高岩波.热力管网小口径节流与节能[J].油气田地面工程, 2005, (05) :32-33.
[5]王宜配, 陈杰。蒸汽计量补偿方法不正确引起的误差分析[J].计量技术, 1988, (11) .28-29.
蒸汽热力管网系统的优化与节能 篇2
1我国蒸汽热力管网系统存在的问题及优化措施的概述
就目前来看, 我国大部分工厂中的热网主干系统的建设时间都比较早, 主要都是在20世纪60年代左右建成的, 尽管经过了多次的扩增和技术改造, 但其流程仍然存在许多不合理的问题一直迟迟未能解决, 使得系统的蒸汽遭到了很大损失。例如, 在蒸汽主管线中, 凝结水和蒸汽同时进行开放式排放, 使得蒸汽造成了很大浪费。通过实地考察可以发现, 蒸汽系统损失主要是由三个部分组成的, 分别为排凝放空损失、主干管线散热损失以及蒸汽计量损失这三部分。而凝结水的排汽加压站以及气动式的排凝回收站的建立能有效杜绝或降低排凝放空的损失。关于蒸汽主管线的带汽排凝所研发出来的专用装置CVA, 不仅能实现对蒸汽凝结水回收, 而且也有助于排凝损失的减少。此外, 通过建立在线职能检测对优化离线的模拟系统以及蒸汽系统的实施数据采集系统也能有效地减少主干管线的散热损失和蒸汽计量损失。
2热力管网实现优化节能所采取的措施
2.1 更新蒸汽管网系统保温
关于这一项措施的实施, 可通过采集模拟监控和蒸汽数据对蒸汽管网的保温和散热速率进行评估, 从而实现改进管线保温。具体操作如下:通过观测蒸汽管线的表面温度, 如发现管线外表面的温度与环境温度差比其它管线大许多, 则可确定此段管线的保温效率出现严重下降。而蒸汽管网中的大部分管架是与钢管的外壁直接接触的, 由于其裸露的缝隙比较大, 因此这些管线的保温效果也不理想。管托裸露也是造成管线总散热损失超过标准值的最重要因素。通过有关的实验模拟结果可得, 蒸汽管网在实际操作过程中的散热量要比理论上的散热量大1.3倍左右。因此要实现减少散热损失, 必须对散热量较大、保温损失严重、保温效率较差的管线进行及时地保温更新。
2.2 降低蒸汽系统损失
正如上述所提到的, 蒸汽系统损失主要是由排凝放空损失、主干管线散热损失以及蒸汽计量损失这三个部分组成的。首先, 针对排凝放空损失, 我们应采取实现凝疏水的正常排放以及对凝疏水进行回收和利用, 具体的优化措施如下:可在长期需要排凝的位置进行汽水分离设施以及疏水器的设置, 实现凝结水的正常回收, 使蒸汽系统既减少了排放损失, 又达到保护环境的目的。要使正常排凝放空的问题得到解决, 最有效的办法就是在不改变目前蒸汽管网排凝管的管径、数量和位置的基础上, 在整个蒸汽系统中建立起一个气动式的排凝回收站, 在排凝方式上可选用受控蒸汽喷射携带的方法进行排凝, 实现汽水的集中分离。
2.3 建立蒸汽模拟监控和数据采集系统
首先, 可把蒸汽系统中数据采集点化为多个T型站, 而这个T型站既能把采集来的二次仪表信号传发到企业局域网上, 又能与二次仪表实现通讯, 并通过工作站的建立实现与企业局域网服务器联网。此外, 安装在工作站上的客户端软件不仅能和服务端的软件进行实时的通讯, 而且对于工控机的实时数据也能通过客户端软件看到, 工作人员直接在微机上就可以实现对热网运行情况的检测。
其次, 蒸汽管网在线模拟职能检测系统主要是由数据采集系统、模拟分析系统、实时数据库、局域网、蒸汽管网仪表系统、控制器以及工业控制机等各个部分组成的。通过数据采集系统, 可对蒸汽管网上的数据采集点的调节阀开度、流量、压力以及温度进行采集。此外, 在整个监控系统的操作过程中, 可把对蒸汽管网的热力和水力模拟计算结果用于对蒸汽管的分析和监控, 从而实现优化蒸汽管网的目的。
3蒸汽热力管网的优化效果
3.1 改善热力管网的保温性能
通过数据采集和模拟监控系统运行结果可以发现, 经过对蒸汽热力管网的节能性能的更新, 可以改善热力管网中管线的保温效果, 使得热力管网实现了节能降耗的优化效果。实践证明, 当管网外表面积存在比例为1%的管线裸露面积时, 其热损失量就会增加10%左右, 实际散热损失要比理论散热损失大7.5t/h左右, 也就意味着蒸汽管网的节能潜力为7.6左右。通过对热力管网保温的改进, 每年可有效节约蒸汽为60000t左右。
3.2 有效利用低压蒸汽
凝结水回收时所产生的低压蒸汽具有很大的利用价值。可以把回收过来的低压蒸汽作为凝结水泵中的一个驱动力, 不仅使凝结水泵中出现的汽蚀现象得到有效解决, 而且还能实现对凝结水和蒸汽的梯级回收。通过凝结水的回收, 可以对排凝管线中的低点排空以及蒸汽直通的冒汽现象进行消除, 从而让蒸汽排空的损失量出现很大幅度的降低, 而凝结水的回收量也得到加大, 大大提高了整个蒸汽管网运行的经济效益。
3.3 数据自动采集和监控系统取得了很好的成效
通过实践证明, 在计算损失的减少、供气方案的调整与优化、散热损失的减少等各方面蒸汽系统中的数据自动采集和监控系统都取得了很好的成效, 其中散热损失的平均减少量可达3.5t/h左右。此外, 通过对蒸汽方案的不断调整, 使得调整后的蒸汽消耗量比调整前的蒸汽消耗量出现大幅度下降。
4结束语
对于蒸汽凝结水进行回收以及再次利用具有很重要的意义。它不仅能有效减少在蒸汽管网运行过程中对环境造成的污染, 而且还能提高水资源的利用效率。而通过数据采集和检测对热力管网的运行情况的评估和蒸汽管网运行的数学模型的建立, 有效实现了蒸汽管网工况的分析和离线模拟, 且模拟的结果也十分可靠, 具有显著的节能效果。
参考文献
[1]卢丽冰, 高岩波.热力管网小口径节流与节能[J]油气田地面工程, 2005, 24 (5) .
浅析热力管网的布局与敷设 篇3
1 城市热力管网布置及敷设类型
在现代城市建设中, 热力管网的布置应根据城市供热负荷的需求、发展规划以及具体地形等因素进行确定。在我国多年的热网管线布局及敷设中, 枝状管网设计是应用最为广泛的一种结构。通过枝状管网结构为现代城市供热提供可靠、灵活的热源输热干线。通过枝状管网结构减少供热半径及接粮损耗, 以此提高供热效率。在城市热力管网敷设中, 地上敷设和地下敷设是主要的敷设方式。地上敷设主要应用于工业园区, 而地下敷设主要应用于城市小区供热。地下敷设能够有效减少敷设施工对城市交通的影响, 减少架空敷设对城市市容的影响。在现代城市规划建设中地下敷设是城市热力管网建设的主要方式。
2 热力管网的布局与敷设
2.1 热力管网布局的基本原则
在现代城市建设与发展中, 城市集中热力管网的布局应以城市总体规划为指导, 根据城市主体规划的要求进行热力管网的布局与设计。在此基础上, 根据城市地形地势确定热力管网的走向。根据城市规划中热力需求以及供热需求等因素建立科学的供热体系。以城市供热需求为基础, 确保公路管线走向的合理性。减少城市供热管网分散、缺乏设计造成的热力损失。另外, 在城市管网布局中还应根据城市供热需求、室内温度需求等确定相关参数。考虑城市地形因素在管网设计中还要确定管线高低差, 以此减少管线压力、流动等造成的能源消耗。在此基础上, 现代城市热力管网布局中还应考虑住宅小区以及商业建筑对热力供应需求的差异, 针对供热需求确定管线直径以及管线走向。针对热力供应管线首末端温度差, 热力管线设计中还应对管线压力、管线枝网以及管线直径等进行设计。以保障供热温度为中心进行热力管网的设计与布局, 以此实现现代城市集中供热、缓解城市空气污染的目的。
2.2 现代城市热力管网布局设计
根据城市热力管网布局基本原则以及城市热力管网设计需求, 现代城市热力管网的布局设计中应从以下几个步骤保障设计目标的实现。首先, 在城市热力管网布局设计前应对城市综合规划进行了解, 以城市规划为基础确定城市热力管网供热实际需求。根据电厂所处位置确定城市集中供热管线的走向及高低差, 以此保障供热效果。在确定基础走向后, 设计小区供热管线的进出点。针对小区地势走向确定的进出点减少供热压力, 保障供热效果。利用地势差减少逆流对供热效果的影响, 提高区域供热效果。在此基础上, 热力管网的布局设计中还应针对小区高层、多层所需压力进行管网的布局与设计。针对高层热力管网压力需求高、流量需求的特点确定住宅小区内部的管网管径, 同时利用主干线进入位置保障供热效果。通过科学的布局使城市集中供热管网设计目标得以实现, 保障城市供热温度。
2.3 热力管网敷设及施工管理要点
在城市集中供热管网敷设中, 地下敷设是城市热力管网敷设的主要形式。地下敷设方式减少了架空敷设对城市市容的影响。目前, 应用较多的地下敷设又分为直埋敷设和有沟敷设两种。有沟敷设是将管线敷设在地沟内, 这样的方式减少了管道的荷载, 有效保障了管道的安全。直埋敷设是将管道直接埋设在土壤中。这样的敷设方式使的管道需要承受来自地面的荷载。两种方式总, 直埋敷设方式一起施工简便、造价低的特点在我国城市热网建设中有着广泛的应用。而且, 多数城市供热管网的建设汇总也普遍采用这种方式。受直埋管网特点影响, 直埋管网的建设中需要对管网基础以及回填沉降进行有效控制。在直埋管网施工中, 强化基础的夯实以及回填材料的选择。以减少管网施工后沉降及荷载对管线的影响, 进而保障管线的使用安全。
3 热力管网施工管理的分析
在现代城市热力管网建设中, 管网施工管理是保障管网设计目标实现的关键。针对我国集中供热施工管理现状, 现代城市热力管网施工企业在管网敷设中应遵循管网敷设的基本原则及管理重点。针对城市集中供热管网敷设需求, 确定热力管网施工管理重点。在此基础上结合施工企业的实际情况建立科学的施工管理体系, 以科学的施工管理企业为基础指导热力管网的施工管理工作, 确保热力管网施工质量, 保障现代城市供热目标的实现。在热力管网施工中, 施工企业还应建立健全的监督管理机制, 以岗位职责体系为基础规范热力管网施工过程中各岗位工作, 保障施工质量。
4 结论
综上所述, 在现代城市空气污染治理下, 城市集中供热是城市空气治理的关键。针对现代城市改造及扩建需求, 城市建设中应加快热力管网的规划与布局。根据热力管网建设需求确定管网设计方向、根据城市地势以及住宅小区的地形确定管网进出点, 通过这样的方式减少地势对管网供热的影响, 保障供热质量。为了保障管网设计目标的实现, 在城市热力管网敷设施工中还应强化施工管理工作。针对影响热力管网敷设质量的因素进行控制与管理, 预防敷设质量通病的发生。
摘要：在现代城市环境控制中, 集中供热热力管网是减少城市供暖小锅炉空气污染的关键。随着我国城市规划及旧城区改造脚步的不断加快, 热力管网的科学布局及敷设成为了影响供热效果的关键。为了满足现代城市供热需求、满足城市空气环境保护需求, 在现代城市建设中应根据热负荷分布情况、小区情况以及地质条件等因素进行热力管网的设计与布局, 利用供热干线、直线的合理分布保障供热负荷, 保障供热效果。本文就热力管网的布局与敷设进行了简要论述。
关键词：热力管网,布局,敷设
参考文献
[1]孙剑秋.城市供热管网设计与施工[J].电力工程资讯, 2011, 2.
基于热力管网保温结构的设计研究 篇4
1 影响热力管网保温效果的因素
1.1 保温结构设计的影响
热力管网保温结构设计是否合理, 会对管网的输送热效率、工程总造价产生直接影响。目前, 我国热力管网保温广泛采用包裹、缠绕、绑扎、贴挂几种方法, 这些方法都会在保温层内部形成若干层的枝状沟缝, 增大保温层的导热系数, 增加管网的热散失。经实验分析, 以上保温方法中, 各保温层 (保温瓦) 间的沟缝处是其他部分散热损失的22倍, 热介质在经过沟缝处时, 散热损失将是经过其他处时的1.6倍。
1.2 保温材料性能的影响
要想使热力管网获得良好的保温效果, 保温材料的正确选择尤为重要。如何选择正确的保温材料?首先应当对材料性能进行充分了解。其中, 导热系数是影响保温效果的主要因素, 导热系数越小, 保温效果就越好, 同时导热系数又与材料的其他性能、气孔结构密不可分, 所以掌握保温材料的各项性能至关重要。
1) 气孔结构。通常情况下, 材料的气孔直径越小, 对其中的气体分子活动的限制越大, 相应的导热系数就会越小。若材料的气孔直径比气体分子自由行程的平均值还小, 其导热系数将急剧减小。另外, 大量气孔封闭的材料, 较之气孔未封闭的材料, 其绝热性能也会更好。
2) 气、固相材质。在保温材料中, 进行热传递有气体传热和固体传热两条路径。气体传热包括气体的对流和传导, 高温固体表面及低温固体表面的气体对流、辐射, 固体冷表面与热表面间的热辐射传递。所以, 材料的导热系数一般都介于气、固两材质的导热系数之间, 固相与气相导热系数二者的比值越小, 材料的导热系数就越小。
3) 容重。一般情况下, 容重都与气孔率呈正相关, 即气孔率随容重的减小而减小, 而气孔率越小, 导热系数就越小。在容重较小的情况下, 纤维材料的导热系数与容重会先呈负相关, 然后再呈正相关, 即导热系数先随容重的增加而减小, 再随容重的增加而增大, 在纤维材料中, 存在着导热系数的最低容重值。这是由于纤维材料中容重不同, 其热辐射传递比例也会不一样所致。
4) 温度、湿度。材料温度升高, 会增强气孔内气体的辐射传热、对流作用, 从而增大材料的导热系数。通常温度与导热系数二者都呈直线关系。与气体相比, 液体的导热系数更大, 水就比空气的导热系数大24倍, 而冰的导热系数比水更大, 因此, 材料在湿度较大的环境中, 会因吸水而大幅度增大材料的导热系数。0.01的吸水量就能将导热系数提高0.25, 如果吸水量再增大, 导热系数就可能增大数倍甚至更大。若材料中有大量气孔都是开口连通的, 就会产生毛细管作用力, 将水渗透至材料各部位, 产生更大的危害。另外, 在温度影响下, 高温处所产生的水蒸气会在低温处变为水, 在毛细管作用下, 水又将流向高温区, 这一循环过程, 将加快热传递, 增加热量损失。
1.3 保温厚度、管托散热及风速的影响
在热力管网中, 管托散热也是影响保温效果的重要因素。普通管托常会与保温层有一定的间隙, 加之管托下方暴露于空气中, 在保温允许热损失中, 管托上的热力损失就占据了22%~24%。风速与热损失间存在的关系是:热力管道的热损失随着风速的增大而增大。热力管道的热散失不会随保温厚度的增加而减小, 保温厚度有一个最佳值, 若厚度大于这个值, 将无法达到很好的降低热损失效果, 反而还会浪费材料, 增大工程造价。
2 增强热力管网保温效果
目前, 热力管道大多选用普通管托, 保温材料主要选用了水泥膨胀珍珠岩的各类制品, 其保温性能较差, 保温层选用硬质制品, 沟缝较多、较大, 造成了管网热介质输送过程中的温降大、热损失大、输送效率低。因此, 需要选用优质保温材料, 同时控制好保温厚度。
2.1 选择正确的保温材料
目前, 市场上的保温材料主要有岩棉、泡沫石棉、新型矿渣棉和离心玻璃棉。
岩棉:具有容重小的优点, 但其阻燃性较小、抗压强度较低、对皮肤有刺感, 且纤维易四处飞扬, 给施工管理带来了困难, 管理成本较高。该保温材料适用于隔热、隔音、保冷和保温。
泡沫石棉:容重小、阻燃性大、导热系数小、抗压强度低、不刺皮肤、无尘柔软。其使用温度最高为500℃。适用于设备及管道的防火、隔音、隔热、保冷和保温。
新型矿渣棉:容重较小、抗压强度低、阻燃性较大。其使用温度最高为650℃。带、毡、板会对皮肤有刺感, 会有部分的纤维飞扬, 施工管理有一定的不便, 若对管壳进行特殊处理, 不会造成皮肤刺感, 适用于管道保冷、保温。
在选择保温材料时, 要保证材料的化学、物理性能符合工艺要求, 并在此基础上优先考虑经济性好、导热系数小、易于施工管理和维护的材料。若热力管道管径≤350 mm、表面温度≤600℃, 宜选用新型煤渣棉管壳进行管网保温;若管径>350 mm、表面温度≤500℃, 宜选用泡沫石棉板进行保温。
2.2 采用合理的保温厚度
在进行保温工程施工时, 要计算出最佳保温厚度, 以达到最理想的保温效果。最佳保温厚度主要与每年的热损失费用、投资分摊费用相关, 在年总费用 (每年的热损失费用加投资分摊费用) 达到最小时, 保温厚度就是最佳厚度。最佳保温厚度的计算较为复杂, 它与材料费、能源价格、运输管理费、施工费等多方面因素都有关系。
3 结束语
影响热力管网保温效果的因素较多, 强化保温应从这众多的因素入手, 要抓住主要矛盾, 达到以较少的投资获取显著的节能效果。由此可见强化热力管网保温对降低单位生产总成本、提高整体经济效益具有重要的意义。
参考文献
[1]罗兆.热力管网与制氧站的设计[J].中国有色冶金, 2011 (3) :11-13.
[2]刘荣, 李孝萍, 马孝春.热力管道状态检测技术研究[J].煤气与热力, 2011 (2) :17-18
钢铁企业蒸汽管网压力预测 篇5
蒸汽是钢铁企业最重要的能源之一,蒸汽消耗在钢铁企业能源总成本中超过10%,蒸汽系统能源的有效利用对钢铁企业节能减排有着重要意义。如何在不影响企业正常生产,不增加额外成本投入的前提下,使蒸汽系统的能源利用率实现最大化,是一个值得深入研究的问题。目前,对钢铁企业蒸汽系统的研究主要集中在控制系统的设计或蒸汽回收设备的研究上,如干熄焦技术[3]、烧结余热回收[4]、转炉余热蒸汽回收[5]。然而,这些技术对整体蒸汽系统的平衡及其优化操作的指导涉及较少。
钢铁企业蒸汽生产以高压和低压蒸汽为主,其生产环节的利用以低压蒸汽为主,因此,为了满足用户需要,往往将高压蒸汽降级为中压蒸汽,中压蒸汽再降级为低压蒸汽,这样会使蒸汽能源不能按质使用,在降质过程中造成大量浪费。由于蒸汽降质使用、生产环节蒸汽产耗无规律及季节变化等因素,使得蒸汽管网压力的变化呈无规律的特点。当蒸汽管网压力过大时,为保证蒸汽管网的安全,企业只能通过放散蒸汽来维护,加重了蒸汽能源的浪费。传统的人工经验调度管理方式,很难对蒸汽系统进行实时有效的调度,无法有效解决蒸汽放散的问题。在这种情况下,如果调度人员能够及时掌握管网未来一段时间内的压力变化,就能够及时准确地进行蒸汽调度,有效解决蒸汽放散的问题,提高蒸汽能源的利用率,减小现场调度的风险性,对企业的安全生产和长远利益有着重要意义[2]。①
在钢铁生产过程中,由于管网结构复杂,蒸汽管网分布广、线路长、能源设备多,且蒸汽系统各个能源介质有着耦合性强、变化快、无规律的特点,很难建立基于机理的蒸汽管网压力预测模型。随着自动化技术和数据库技术的进步,大量的历史数据实现了实时采集和保存,使得基于数据驱动的建模方法成为建立蒸汽管网压力预测模型的新途径。神经网络是一种典型的数据驱动建模方法,对于输入输出对象之间的非线性映射关系有很强的匹配能力,在实际生产中得到广泛的应用。其中,BP神经网络的应用最为广泛,但传统的BP算法除了收敛速度慢,容易陷入局部最优值外,泛化能力也一般。文献[6]研究了基于贝叶斯算法的BP神经网络泛化能力,研究表明贝叶斯神经网络比标准的BP神经网络和其他改进型BP神经网络具有更强的泛化能力。
基于上述分析,笔者提出了一种基于贝叶斯正则化算法优化BP神经网络的蒸汽管网压力预测模型。由于蒸汽管网压力变化无规律、检测点不足、检测仪表及人工统计误差等因素的存在[7],检测数据中往往含有较高的噪声,使得有用信号被噪声覆盖,影响了预测精度。针对检测数据中高噪声的特点,首先对数据进行处理,利用小波变换对检测信号进行降噪,提取有用信号,降低随机因素的干扰;然后将贝叶斯原理引入到神经网络的权值学习中,以权值的后验概率为优化目标函数,通过最大化权值的后验概率来求取神经网络的权值[8],提高神经网络的泛化能力,改善网络的预测效果。
1 某钢铁企业蒸汽管网系统简介
某钢铁企业蒸汽管网系统的结构如图1所示。蒸汽管网的汽源包括启动锅炉、CDQ干熄焦发电机组、烧结余热锅炉,以及炼钢转炉烟罩汽化冷却、热轧加热炉汽化冷却等余热利用设备。管网用户主要分为两部分,一部分为主生产工序,包括焦化、烧结、炼铁、炼钢和冷轧;另一部分为辅助工序,包括原水除氧站、制氧、制氢、煤气柜区、海水淡化和球团工艺。
烧结过程中产生大量的高温烟气,穿过锅炉换热面,将换热管中的常温水加热成蒸汽。一部分蒸汽被烧结过程重复使用,对混合机机头混合料进行预热处理,富余蒸汽通过管道送给其他用户,如炼铁、冷轧等工序。同时由于漏风、过烧及欠烧等不可控因素,导致烟气温度和废气温度波动较大,从而造成蒸汽产量的持续波动,使得烧结蒸汽输送过程中管网压力呈现波动性的特点;干熄焦过程中冷惰性气体与炽热红焦进行换热,换热后的高温惰性气体进入干熄焦余热锅炉,与锅炉进行换热产生蒸汽。一部分蒸汽供化产车间使用,富余蒸汽通过管道用于炼铁工序;炼钢过程中产生的高温烟气经烟道将携带的热量传给冷却水,水受热汽化产生蒸汽。炼钢过程中的蒸汽产消分布如图2所示,转炉产汽与精炼用汽呈交替循环的过程,产汽大于、小于用汽的情况不断重复,导致炼钢周围蒸汽管网压力出现频繁波动;热轧过程中采用汽化冷却器对加热炉进行冷却,通过循环水吸收炉膛传给水梁的热量,被加热汽水混合物进入汽包进行汽水分离后产生蒸汽,一部分蒸汽用于加热炉汽化冷却除氧,富余蒸汽经管道供给制氧、原水除氧站等用户。由于加热炉燃烧过程中煤气热值波动,压力不稳定,空燃比设定不合理,造成炉温波动较大,导致蒸汽产量呈现无规律的波动性变化,使得热轧蒸汽输送过程中管网压力也呈现波动性的特点。
由上述分析可知,蒸汽的产消与钢铁企业生产工序以及各工序中的能源介质之间有着密切联系,生产过程中的不确定因素会对蒸汽的产消产生很大的影响。图3为典型钢铁企业的主工序流程,各种能源介质交互并存,分布在企业各工艺区,各工序的生产又相互独立,这就造成管网内部的运行情况难以随时掌握,使得蒸汽管网的管理较为复杂。传统人工方法只能基于同期历史数据进行大致的判断,无法精确掌握数据未来的变化趋势,具有一定的盲目性和片面性,很难对蒸汽系统进行科学有效的调度。
2 数据处理
目前,蒸汽流量主要通过流量仪表进行实时测量,在实际测量时,由于工况的变化,管内蒸汽状态发生偏离,影响到计量的准确性[9];蒸汽管网压力的无规律变化、检测仪表的老化使得仪表示数不稳定,造成了人工统计的误差。因此,所统计的数据中含有较高的噪声,噪声将有用信号淹没,如果不预先进行数据处理,会对下一步的模型预测精度造成影响。因此,采用小波分析对检测数据进行预先处理。
小波变换有着良好的时频局部化特性和对信号的自适应性,可以有效地从含有噪声的信号中提取有用信息,对信号进行多尺度细化分析,在信号消噪、信号特征提取和奇异点分析方面具有显著效果[10]。在实际工程中,低频信号或一些平稳的信号为有用信号,而高频信号一般都是噪声信号[11]。
运用小波降噪时,首先确定蒸汽序列,采用Mallat塔式算法[12],取分解尺度n=2M(M为插值与抽取系数);然后选用小波函数对序列进行分解,对小波函数的选取应考虑小波函数自身的支撑长度、对称性、正则性和消失矩;最后是对信号进行降噪,采用多尺度一维小波重构。
3 贝叶斯神经网络
贝叶斯神经网络即通过贝叶斯正则化算法来改进BP神经网络,与传统的神经网络相比,该方法考虑的是概率分布函数。贝叶斯神经网络通过控制模型的复杂度和通过概率模型处理不确定性,可以有效解决过拟合问题。假设有网络模型A,输入xn=x1,…,xN,相应的目标输出tn=t1,…,tN,形成数据集D={xn,tn}。通过贝叶斯规则,网络权值W的后验概率为:
其中,α和β为超参数,参数α控制网络权值W的分布;参数β代表目标输出的倒数。结合观察数据D,计算超参数的后验概率,更新超参数α和β:
而后,建立模型,通过贝叶斯定理给出模型的后验概率,进行模型显著度比较,根据后验概率的大小来确定最优输出:
根据最大似然函数公式和先验分布公式,网络权值的后验分布可写为:
贝叶斯神经网络的算法流程如图4所示。
4 蒸汽管网压力预测模型
4.1 样本数据选取
根据钢铁企业蒸汽管网的结构分布,选择启动锅炉向S2管网的送气点处设置测量点,此处为管网压力控制的参照点,也作为预测模型的输出点。由于整个管网的汽源和耗汽用户众多,且分布范围广,在选取模型输入点时,不可能选取所有的监测点作为输入样本。因此,在选取输入点时,应该依照一定的选取原则进行挑选。笔者依照的选取原则是:对蒸汽产量起主导地位的生产工序,管网中的耗汽大户,能全面反映管网运行状态,以及对管网压力波动影响较大等。根据以上选取原则,结合实际工况条件和保存的历史数据来看,炼铁、制氧、原水除氧站、冷轧、制氢和服务区能够全面反映管网运行状态;结合前面章节的分析,炼钢、烧结、热轧工序存在着很多不确定因素,对管网压力波动影响较大;CDQ、烧结、炼铁工序是钢铁企业炼钢工序中的主要产汽源;海水淡化和换热站是平衡管网压力的重要手段。因此,根据以上分析,选取S1管网内的海水淡化,S2管网内的烧结、换热站、CDQ、炼铁、炼钢,S3管网内的制氧、制氢、原水除氧站、服务区、冷轧、热轧共12个检测点的蒸汽流量作为模型的输入。
选取钢铁企业2、5、8、11月份的部分数据进行仿真,共选取10 400个数据,其中前7 800个数据作为训练样本,后2 600个为测试样本,仿真平台为Matlab2010b。
4.2 小波降噪
根据前面的分析,由于管网内部的运行情况受多种因素的影响,蒸汽流量在检测过程中存在较大误差,使得检测数据含有较高的噪声。因此,在建立预测模型之前,需要对采集的数据进行降噪处理。
由于小波函数的选择与最终的预测精度有直接联系,为选取符合条件的小波函数,采用多种小波函数进行对比,最终选取bior2.4小波函数,根据多指标融合方法[13]确定出最佳分解尺度为2,采用的是默认阈值去噪处理。
图5a为正常工况下获取的蒸汽流量信号,信号中含有大量的随机干扰。图5b为经过小波降噪后的蒸汽流量信号。对比降噪前后的蒸汽流量信号可以看出,经过小波降噪后的蒸汽流量信号的原始波动特性没有改变,而夹杂在其中的噪声干扰成分被有效滤除,从而有效提高了蒸汽流量信号的可信度,为下一步利用贝叶斯神经网络方法对蒸汽管网压力进行准确预测奠定了基础。
4.3 数据归一化
由于输入输出数据数量级存在差别,差别较大会造成网络预测误差较大,且Sigmond转移函数在远离[-1,1]区间较平坦从而会影响收敛速度,因此将数据都统一到[-1,1]区间[14]。具体如下:
式中x'———归一化数据;
xk———输入或输出数据;
xmean———数据序列的均值;
xvar———数据的方差。
4.4 网络结构的确定
已知输入层有12个节点,蒸汽压力值为模型输出。隐含层神经元的个数采用交叉验证法确定,笔者采用十折交叉验证法,验证间隔10~40,验证步长5,得到最佳神经元个数为35。网络结构12-35-1。超参数初值α=0.01,β=50。
4.5 预测结果分析
利用贝叶斯神经网络模型对小波降噪后的数据进行网络训练,得到训练后的优化网络模型。再选用不同的样本数据对网络模型进行验证,得到预测结果与实际值的趋势如图6所示。经过计算,预测结果与实际数据的最大误差仅5.21%,表明小波变换-贝叶斯神经网络模型与实际工况有较好的拟合度,预测精度高,为调度人员提供了精确的数据支持,保障了蒸汽系统及时准确地调度,有效提高了管网的稳定性。
采用相同的训练样本数据和相同的网络结构,运用传统的BP神经网络对蒸汽管网压力进行预测,得到预测结果与实际值的趋势如图7所示。可以看出,采用传统的BP神经网络所得预测结果与实际检测数据之间存在着明显的误差,拟合程度差,无法满足准确预测的目的。
结合图6、7可以得出这样的结论:采用了贝叶斯算法后,提高了传统BP算法的泛化能力,因此预测效果要明显优于传统的BP算法,具有更好的实用性。
为了充分体现笔者提出的小波预先降噪的作用,另采用贝叶斯神经网络对未降噪的数据进行预测,得到预测结果与实际值的趋势如图8所示,其中最大误差为8.49%。
通过比较图6、8的预测结果,以及对应的最大绝对误差值,可以看出,采用小波变换对数据降噪后,预测精度比标准的贝叶斯神经网络有了进一步的提高,尤其在数据波动较大之处,采用小波变换-贝叶斯神经网络模型得到的曲线拟合度更好,从而有效证明了笔者提出的小波变换对数据进行预先处理步骤的合理性。
为了进一步验证模型的有效性,将该模型与BP神经网络预测方法进行效果比较。采用标准均方根误差和平均绝对百分比误差两个指标来评估结果,详见表1。
5 结论
5.1针对钢铁企业蒸汽管网含噪高、波动大的特点,首先采用小波变换对数据进行降噪处理,然后构建贝叶斯神经网络模型对蒸汽管网压力进行预测。仿真对比结果表明,该网络模型具有较强的泛化能力。并且从预测结果可以看出,先对数据进行降噪处理后,预测精度比标准贝叶斯神经网络方法有了进一步的提高,可以为蒸汽管网的调度提供科学有效的指导。
5.2从NRRMSE和MAPE的对比可以看出,小波变换-贝叶斯神经网络的标准均方根误差和平均绝对百分比误差在整体上都优于传统的BP神经网络。
5.3预测结果表明,该组合模型具有较好的拟合性、较强的泛化能力和更高的预测精度,具有一定的可行性和实际工程应用价值。
蒸汽管网系统节能措施分析 篇6
关键词：蒸汽管网,闪蒸汽利用,冷凝水回收,节能
0 引言
蒸汽作为热量输送的介质有着如下优点:1) 生产、使用成本低:蒸汽来源于水, 价格低廉, 且可循环使用;2) 载热能力强, 可降低管网投资:蒸汽单位容积热容量大, 使得传输管道尺寸小;3) 换热高效、容易控制:蒸汽作为热源时, 换热过程效率高, 可减少换热面积, 减少换热器成本, 且蒸汽压力、流量调节方便, 加热工艺的温度控制简单[1]。由于存在以上优点, 蒸汽管网系统在工厂中有着广泛的应用。蒸汽应用包含蒸汽产生、输送、使用及冷凝水回收各个环节, 蒸汽管网系统一般包含:1) 汽源部分, 如蒸汽锅炉、蒸汽发生器;2) 输送管道系统, 含输送蒸汽的管道、阀门、仪表等附件;3) 用汽设备, 如换热器及各类工艺用汽设备等;4) 冷凝水回收系统, 含冷凝水管道、疏水阀组、闪蒸汽罐、自动疏水加压器等。根据笔者的经验, 在工厂中, 蒸汽系统的能源效率普遍较低, 蒸汽系统的节能降耗潜力巨大。实际工程中, 通过对蒸汽管网系统进行适当改造, 节能效率可达到30%以上。下文笔者从设计及使用的角度出发, 分析蒸汽管网系统节能降耗的措施。
1 汽源节能
随着技术的发展及政策、标准对节能要求的愈发严格, 锅炉、蒸汽发生器本身的热效率越来越高, 本身效率提升的空间已很小。因此, 热源的节能主要体现在设备的合理配置及运行管理上。锅炉选型应根据用汽的负荷选择容量匹配的型号, 使得大部分运行期间内锅炉处于高效运行载荷部分, 如避免出现锅炉选型过大, 长时间锅炉低负荷运行;在满足负荷调节的情况下, 避免锅炉房型号和台数过多;在负荷较小, 且用汽启停较频繁情况下, 采用无锅筒的蒸汽发生器有着明显的节能效果。
2 蒸汽管道管径的确定
蒸汽在管道流动中由于摩擦阻力而产生压力损失, 压力损失和管径的选择密切相关。在蒸汽负荷确定的情况下, 如果管径设计过大, 将导致管道投资增加, 同时热损失也增加, 形成的冷凝水也增加;如果管径设计过小, 管道压力损失增大, 用汽点压力会下降, 为保证用汽压力, 将不得不提高热源的供气压力, 从而增加热源处的能源消耗, 且管径过小还存在供汽不足、流速过高而产生的水锤和冲蚀[2]。因此, 应根据实际需要的流量、压力和经济流速确定合理的管径, 管径的选择可参照《动力管道设计手册》。
3 热补偿措施
由于热胀冷缩的原因, 蒸汽管网系统需设置热补偿措施来吸收热伸缩和降低管道的推力。市场上蒸汽补偿器种类繁多, 如选择不合适, 容易造成管道漏气, 因此, 补偿器的选择应根据管道的布置情况、计算热伸缩量来确定。补偿器应选择使用寿命长, 不易泄露的类型, 如在方便布置的前提下, 尽量采用U形弯管补偿器;膨胀节不得作为蒸汽管道补偿器使用等。
4 管道保温措施
管道内蒸汽温度高于环境温度导致热量的散失, 从而引起冷凝水的形成, 因此, 蒸汽管道必须采取必要的保温措施。工程设计中常用的保温材料有岩棉、玻璃棉及超细玻璃棉等。保温材料厚度的选择应通过热力计算或通过查取工程表格来确定, 除有特殊要求外, 保温层厚度应为经济保温层厚度, 即投资年折旧费和年散热损失费两者之和为最小的条件下保温层厚度。保温层的施工效果直接影响到保温效果, 保温层的施工应按照设计说明和标准图集《管道与设备绝热———保温》的相关要求进行。室外架空蒸汽管道的保温尤其要注意防水, 否则, 雨水一旦渗透到保温层内, 保温效果将严重降低。
5 疏水阀选择及设置
在蒸汽输送过程中, 由于管道的散热和阻力损失, 蒸汽温度的压力都会降低, 当蒸汽温度低于该压力所对应的饱和温度时, 就会有凝结水析出, 凝结水的存在会对蒸汽管道造成如下影响:1) 水击, 凝结水积在管道底部, 随蒸汽一起流动, 当凝结水量较多时会呈团状高速流动, 通过阀门、弯头等附件时产生撞击, 产生破坏效应;2) 磨损, 细小的凝结水滴随蒸汽一起流动, 通过阀门等管件时, 会在其表面产生线性蚀痕, 造成阀门关闭不严而漏气;3) 腐蚀, 当管道内排空能力不好, 少量的二氧化碳和氧气会融入凝结水中, 造成管道腐蚀[1]。因此, 为及时排除蒸汽管道内的冷凝水和不凝气体, 应设置疏水器。
蒸汽疏水阀的种类繁多, 按工作原理可分为三大类:热静力式疏水阀、热动力式疏水阀和机械式疏水阀, 每个大类下面又包含多种产品。不同的疏水阀用于的场合和安装方式都不同, 如:液体膨胀式疏水阀属热静力式, 可在低温下调节排放温度, 适用于低温排放, 若用于低压过热蒸汽管的主管疏水, 则需设置较长的过冷段, 且不适用于需及时排除冷凝水的场合;热动力疏水阀可用于高压和过热蒸汽, 抗水锤和振动, 但不能在低压差下工作, 工作时有噪声, 不能用于要求安静的场所, 且选型也不能过大, 否则动作过频, 容易磨损;浮球式疏水阀属于机械式, 可在饱和蒸汽温度下持续排放冷凝水, 特别适用于传热率高、要求快速加热的场合, 但暴露在外部环境中, 会被严重冰冻损坏等。因此, 在蒸汽管网设计时, 要根据疏水的要求, 在合适的位置设置合适的疏水阀。疏水阀种类确定后, 选型要根据冷凝水量计算进行, 不能简单根据管径来选择。另外, 根据工程经验, 疏水阀应选择质量好、耐用的品牌, 否则, 在运行一段时间后, 很容易出现漏气现象, 从而造成能源的损失。
6 闪蒸汽及冷凝水回收
蒸汽经热用户换热后形成的冷凝水, 尤其是高温高压的冷凝水仍具有一定的热量。当热的冷凝水压力降低, 且温度高于低压对应的饱和温度时, 就会释放出闪蒸汽。闪蒸汽可用于低压加热, 从而节省热源处的蒸汽供应。工程设计中, 要想充分利用闪蒸汽, 应满足以下条件:1) 有持续的冷凝水供应, 且冷凝水的压力较高, 以保证有足够的闪蒸汽;2) 疏水阀和设备必须能够满足闪蒸汽的背压;3) 确保闪蒸汽的应用和闪蒸汽的产生相匹配;4) 使用闪蒸汽的设备尽可能地接近高压冷凝水源, 因为闪蒸汽的压力较低需要较大的管道以降低流速、减少压降, 否则如果用汽点较远的话, 管道的成本会较高。
冷凝水不仅含有一定的热量, 而且是软化水, 很适合用作锅炉补水, 因此蒸汽系统的冷凝水应予以回收, 冷凝水回收有着如下优点:1) 减少了水费、水排放费用和可能存在的冷凝水的冷却费用;2) 可降低锅炉燃料的消耗、减少锅炉排污, 降低热量损失;3) 减少水处理费用和增加锅炉的出力。冷凝水的回收必须结合疏水阀进行, 且冷凝水管一般采用满管流, 冷凝水回收汇合后经管道输送回热源处。当热用户高于热源, 冷凝水可利用高差自动回流, 当不能满足自动回流时, 推荐采用疏水自动加压器进行输送, 此时输送冷凝式水的动力为蒸汽, 无需配置水泵;当冷凝水量特别大时, 可考虑采用成套冷凝水回收设备, 此时采用水泵作为输送动力。
闪蒸汽及冷凝水回收特别适用于蒸汽阶梯利用的场合。如笔者设计的浙江某电池厂项目中, 车间工艺设备加热用蒸汽压力为1.2 MPa, 并要求在饱和温度下持续排放冷凝水。通过设置闪蒸罐, 闪蒸汽用于恒温恒湿空调系统的换热, 并采用疏水加压器将冷凝水回收至锅炉房进行循环利用, 取得了良好的节能效果和经济效益。
7 结语
蒸汽系统的节能潜力巨大, 必须从蒸汽的产生、输送、使用、闪蒸汽利用和冷凝水回收各个环节综合考虑, 并在设计和应用中给予足够的重视。
参考文献
[1]刘大山.不容忽视的节能领域——蒸汽管网系统[J].中国机械工程, 2002, 13 (19) :1634.
热力管网工程施工工艺和质量控制 篇7
建设项目的质量不仅要有相关的适用性和建设项目的工程最终投资效应, 更重要的是它还和人民生命和财产安全息息相关。伴随着我国经济的快速发展, 我国的现代化建设规模正在逐步扩大, 每年要投资数十亿美元来建设工程项目, 因此一旦出现工程相关的项目质量问题, 就会对公共利益和公众安全造成直接的影响, 因而, 当前人们把关注的焦点更加聚焦在了建设工程质量安全问题上来。
2 热力管网施工工艺与质量控制流程
施工准备→测量放线→管沟开挖→管底铺砂→管材检验→除绣保温→吊装下管→对口焊接→焊接检验→强度试验→接口保温→沟槽回填→严密性试验→管网清洗→试运行→竣工验收。
2.1 对沟槽进行放线并开挖土方
首先是测量放线。方法是测量人员在沟槽的两侧用白灰放出线, 然后进行机械开挖。开挖过程可根据实际情况, 如有必要可进行人工配合。挖掘到埋在地下的管道的土石方量为止, 其中比较适宜的是分成一个个的工作业段, 一个补偿作业段形成一个工作任务段, 最后一次性达到工程设计的要求。当土方开挖到电槽底标高时, 就要由相关人员对槽进行检验。
工程测量, 作为整个施工的一个重要组成部分, 它是最先开始的, 工程测量的精确度对未来建筑工程质量有着直接的影响。工程测量工作的主要内容一个是定线测量, 一个是水准的测量, 下面分别阐述之。定线测量:在定线测量时, 测量应按照顺序进行, 按照由主干线—支干线的顺序来进行开展。其管道线路的定位位置应符合设计确定的坐标数据, 以此来测定点位。但如果线很长, 它的每一个中间桩间距要小于50米。当水准测量时, 水准仪与水准尺必须质量合格能够进行完整性测试, 测量偏差要在相关要求之内。供热管线工程项目完成后, 要对平面位置和高度进行全面测量, 测量标准以相关部门的规定为准则。
在供热管道土建进行施工时, 开挖沟槽与回填沟槽工作是此阶段工程项目的主要内容, 必须做好。在挖掘直埋管道的土石方时, 适宜把一个补偿作业段作为一个工程作业段部分, 确保开挖达到设计要求, 一次完成。这其中需要注意的是, 不要让水浸泡或冻到槽底, 沟槽中心线的两侧的净宽度不应小于槽底需要开挖的宽度的尺寸一半的。在沟槽回填之前, 必须把杂物从槽底清理出来, 且要清除干净, 如果槽底存有积水, 那就应该排除积水。在回填土方的时候, 要分层填土, 且将每层都要压紧夯实。此外还要注意的是, 在前面的回填土时, 对保温管外护层的破损处要进行修复, 以防止破裂。
2.2 管的底部铺砂与管材的检验
检查槽合格之后, 沿沟槽进行铺砂, 可用装载机装载细砂, 沿着沟槽长度铺至200毫米厚。铺完后, 通过人工进入槽内进行平整, 尤其要注意的是在平整的过程中, 细砂内的杂物及没有任何尖锐的岩石和碎片都必须清除干净。对于母材、焊接材料也要进行检验。因为管材是半成品, 所以在检验时, 这些材料的化学成分和机械性能必须与之符合, 要对管道材料检查其制造商的材料质量合格证书和材料质量复验报告, 根据当前国家规定相关标准。
2.3 热力管网工管道的铺设
(1) 下管:
管道安装前, 首先要检查槽底高程、坡度, 通过检查, 看看基底处理和设计要求能否和标准相符合。对管道内的杂物、砂石土粒等都要彻底清除干净。保温管在沟内安装要装于单挂入沟, 也可以是两根或更多根组焊完之后, 再吊如沟内安装。当组焊的管道很长时, 宜采用两个或两个以上的起重机提升管或下管, 吊点位置的选择根据平衡条件。
(2) 对口:
对口操作工序的流程:检查管子对口接头尺寸→清扫管膛→配管→确定管子纵向焊缝错开位置→第一次管道找直→找对口间隙尺寸→对口错口找平→第二次管道拉线找平→点焊。
2.4 焊接
焊接前, 焊接连接的范围内不少于10毫米两边的铁锈、污垢、油脂, 要进行清洁, 使金属有光泽。焊接定位的焊缝, 要使用一样的根部焊道焊接材料和焊接工艺。用氧-乙炔焊, 点焊按照焊接部分, 通过焊接、等距点焊部分厚度不应大于壁厚的2/3。焊接坡口管、焊接层数不得少于2层, 每个焊缝应一次性完成焊接, 要把根部焊接透, 中断焊接时, 火焰应该慢慢地离开。不是加工破口时, 应采用双面焊不应产生附加应力, 多层焊接, 第一层应均匀, 焊缝根要焊透但不得烧穿管焊接, 顺序和方法的接口应正确操作。不允许打焊缝区域, 在焊缝不冷却之前每一层在焊接时, 对熔渣和飞溅物应该被移除同时还要进行外观检查, 发现重型焊接缺陷应去除。明显焊接缝的地方, 要在靠近焊缝的地方应有焊工钢印标识, 同一部位的焊接修复不得超过2次不合格的焊接部分, 否则应该采取措施修复。
2.5 对焊缝进行严格检验
焊缝表面要清除干净, 对焊缝表面的质量检验必须要保证。检查之前焊缝尺寸要和相关要求符合, 与母材平滑过渡, 应该没有表面裂纹和夹渣或其他缺陷, 咬边深度应小于0.5毫米, 且每一道焊接缝的咬边长度不应大于10%的焊接缝总长度且焊缝表面应完整, 其高度应不低于母材的表面;表面的凹陷深度不能超过0.5毫米, 表面的每个焊缝凹陷不能大于焊缝长度的10%。对焊缝进行无损检测试验时, 管道无损检测标准应当符合在其设计时的各项规定, 焊缝无损问题要进行检验这个也是最主要的检验项目。同时在进行质量检验时探伤检验必须由那些有资质的有关单位进行检验, 所有的钢管和设备无损检测检验都要进行;此外管线折叠点也有现场焊接和焊缝, 也要进行所有的无损探伤和检验, 焊接修补后, 主要管道系统和二级供热管网工程的管道和设备表面质量和无损检测检验和检验的数量不应在规定的检验数量强度试验和严密性试验, 都要符合设计要求的强度, 更要符合严密性试验的要求。没有设计需求必须执行根据规范的要求。泄漏测试压力应为1.25倍设计压力, 不小于0.6MPa。强度试验压力应为1.5倍设计压力。
2.6 严密性试验和强度试验
按设计要求进行一级管网及二级供热管网工程的管道和设备强度的试验和严密性试验等。所有的测试适合一个完整的设计, 施工周期无需求的设计按照规范的规定进行不得低于 0.6 MPa, 1.25 倍设计压力为严密性试验压力, 1.5 倍设计压力作为强度试验压力进行强度试验的, 应该在管道接口防腐、保温施工及设备安装前进行试验;试验范围内的管道工程全部安装完成后进行严密性试验, 供热管网工程也应该做测试, 使用水作为介质。
2.7 接口保温与沟槽回填
保温材料种类繁多, 保温材料必须强调要有质量合格证明。目前市场上的各种保温材料更是良莠不齐, 所以要出具检验机构检验合格的检验报告。保温和隔热材料在槽回填目前在市场上种类繁多。为了保证质量的保温, 强调需要一个质量证书, 指定的接口保温应进行管道压力试验, 主要目的是容易检查泄漏情况。当温度低于5℃, 若采取湿建筑保温, 有可能冻结, 冻结必须采取防护措施。
3 工程验收
我们知道, 调试工作是一项系统工程, 在这个调试过程中, 会有许多意想不到的可能情况发生, 因此, 做一个充足的准备工作是必须的, 参阅竣工验收合格后, 完成最终验收的信息已经完成, 应在正常操作后进行验收。可以说, 只有严格进行的当前项目验收, 才可以真正确保工程质量的相关要求。分项工程必须满足主控制程序来实现100%的通过率, 和一般项目合格率不小于80%, 可以视为合格;分公司工程需要满足各种施工合格的, 可以作为合格;单位工程必须满足所有的部门合格才能视为合格。
4 结语
热力管网工程施工过程是非常复杂的, 特别是焊接检验的质量和压力测试管道, 每一个技术要求是非常严格的。因此, 建设施工过程中施工技术必须严格按照规范操作, 在施工必须严格消除的每一个障碍, 确保工程的质量。
参考文献