【摘要】本文通过当前以蒸汽为载体的行业供热,从计量的角度,了解管网布局、用热现状、测量技术对蒸汽计量的影响,分析了热网存在的问题和应注意的技术事项,以及行业法律法规的规范,并从行业发展的角度,简单阐述了计量技术的发展趋势。
【关键词】蒸汽供热;管网运行;计量管理及技术;行业法规
在供热区域内规划一个或多个热源点,提供清洁的蒸汽能源,是当前社会发展的必然需求。在确保管网安全、经济运行的前提下,怎么能保证供、用热计量平衡,给当前以蒸汽为载体的能源计量提出了全新的课题,并寻求技术突破。
一、管网概况
每条管线的管网布局、安装、供热能力和实际运行的热负荷,尤其是每条管线上的用户结构和用热特点,不尽相同,各有差异。在热电企业中,大多数以1MPa、300°С 左右的过热蒸汽供热。据相关资料报道,最长供热管道已达30KM。如何降低管损,确保蒸汽品质,是行业难题,也是供热企业在设计、安装和维护过程中的工作重点。在实际热负荷定量设计过程中,相当一部分企业,受多种不确定因素影响,对蒸汽管径及蒸汽流速把握不准,实际供热负荷不是偏高就是偏低,表现形式主要有大口径小流量或小口径大流量普遍存在。管网前后热负荷或局部支管热负荷分配不均衡,从而使得蒸汽品质不尽相同,存在着很大的差异,相当供热范围内,蒸汽迅速从过热状态转变为饱和状态,用量很小或长时间不用时会变为液体不饱和水。这种状态的变化,给以蒸汽提供能源的贸易计量,带来了很大的技术难题和测量误差。怎样才能保证管网的高效能运行,尽量避免人为和技术缺陷造成的管网热能损耗,建议应做好以下几点基础工作:
1. 热力管道的设计与施工是相辅相成的,在蒸汽管道系统的设计和施工过程中,应注意把好设计与安装一致关,重视蒸汽管道节流件阀门和管件的选型,保证管道防腐、保温合格,确保架空或直埋管管道的最低散热损失,蒸汽管道安装符合《热力管道安装规范》,利用节能隔热环保型产品,合理设置管道的支、吊、托架。
2. 由于高温蒸汽管道能质较高,在安装过程中,除了保证焊接工艺外,因很难考量保温性能指标,而忽略了保温性能的把关,如果绝热效果不佳,就会造成巨大的散热损失,影响企业的经济效益,甚至无法满足工艺要求,带来安全隐患。确保所有支、吊、托架等隔热保温,防止热传导,以杜绝蒸汽管道工程的通病。
3. 由于蒸汽是可压缩的流体,具有一定的粘性,其粘性大小与压力、温度有关,蒸汽在流动时就会产生一定的阻力,有了阻力的存在,导致了压力损失,它表现沿程压力损失和局部压力损失,流速越高,压力损失越大,因此,随着生产、服务等用热行业用汽时段或季节的不同,热负荷有很大幅度的变化,严重超高负荷运行,有可能用热压力明显不足,影响使用。
4. 根据根据热负荷状况,在确保管网末端蒸汽品质的前提下,合理调度热网运行的压力、温度参数,即及时调整最佳节能运行方式。如在夜间、节假日低用热负荷时,动态调整热网的供热压力、温度,可以达到减小热损失目的。
二、计量现状
蒸汽计量仪表当前一般以节流装置差压式流量计和脉冲式涡街流量计为主,其它流量计为辅,而涡街流量计又以维护量低、性价比高,相对较为普遍使用。所使用的流量计,一般都具备很高的测量精度,其计量结算功能基本相同,计量管理功能存在一定的差异。
1. 蒸汽物理状态变化:设计负荷和实际运行负荷以及峰、谷流量相差较大,且为不连续稳定流量,相当一部分管线大管径小流量供、用热方式比较明显。因沿途管线客观存在的热辐射和热传递,蒸汽通过一定距离的传输,热焓值下降,会有过热——饱和——水物理状态的逆变过程,存在相变。这种状态的变化,给现有仪表的测量带来了很大的测量误差。因为带有一定湿度的蒸汽或水在传统流量计中,按干饱和状态密度补偿运算,其误差很大。一般普通仪表,因缺乏技术上的支持,不能实时、在线捕捉到蒸汽的饱和状态,常规仪表,在实际使用中都回避这个技术难题。
2. 微小流量:热网管理及热用户管理上有待技术支持,不用汽时,漏流现象比较严重(如同自来水龙头滴水表不走),管径越大,漏流现象越严重。而仪表又不能准确及时计量,造成了一定能源的浪费。其主要原因(也是普遍现象)是由于蒸汽仪表的测量死区,尤其是流量表小信号切除以下部分的零值处理,用户支管网蒸汽的跑、冒、滴、漏无法计量。
3. 按技术规程,部分企业在安装规范上有待进一步加强。
三、制度管理
区域供热已经处于成熟的发展期,作为特殊的贸易结算商品,有待行业规范,很多城市缺少与时俱进的地方法律、法规约束和指导。虽有《计量法》作为计量监督的基本法规,但从行业特点及专业技术角度,需要专业操作性更强,规则更细的地方法规出台。当前供、用热双方,因缺失具体的行业法律、法规指导,一般都是以双方约定的规则进行结算,其结算方法层出不穷,缺乏公平、公正、公开的计量原则,供、用热双方矛盾比较特出。而在地方行业供热管理和计量结算中,《上海市集中供热系统计量管理办法》值得借鉴,能给供、用热双方创造更好的经济效益和社会效益。
四、计量技术
鉴于目前国内、国际流量测量技术现状,常规仪表无法保证蒸汽三区五态物理状态变化,尤其是饱和蒸汽的测量精度和蒸汽微小流量测量,高管损是当前供热行业普遍存在并都在谋求解决的难题。使用FM- Ⅱ型热网微小流量智能补偿系统,如图1,通过上述新技术的分析,掌握流量计分界流量和最小流量的特点,运用一定的数学模型和状态测量方法,取得的计量效果是立竿见影,行之有效,经过十几年的探索和总结,实践证明,可以大幅度降低管损,这是技术创新在实践应用中最好的证明,也是最好的效益回报。图1 FM-Ⅱ型热网微小流量智能补偿系统远程监控是计算机信息技术在蒸汽计量结算中的充分利用,它把现场流量计中的所有参数,如瞬时流量、累计流量、压力、温度等运行参数和现场报警、控制信息,一般通过运营成本较低的无线技术,发送到集中控制的服务器中,并进行数据处理和页面发布。当前预付费财务管理系统是热网计量管理的发展方向,它可以实时进行财务结算,降低了热电企业的财务成本。区域供热处于当前的发展期,有待进一步完善和规范,我们必须要大力提倡新技术的推广运用,在保证企业节能增效的同时,以技术创新为先导,规范行业管理机制和结算机制,提高集中供热计量管理水平,切实维护供、用热双方的合法权益。