一种高效节能蒸汽超长距离输送方法及系统

摘要

一种高效节能蒸汽超长距离输送方法及系统，它包括蒸汽再热装置、温度监控装置、蒸汽增压装置和压力监控装置，其特征在于：所述蒸汽超长距离输送再热技术可应用于传统蒸汽长输管网末端蒸汽的再热。该系统结构简单、运行安全可靠。通过蒸汽再热装置和蒸汽增压装置实现对传统蒸汽长输管网末端蒸汽的快速加热和加压；通过温度监控装置和压力监控装置实现对再热蒸汽温度和压力的监测和控制。采用本发明所述的蒸汽超长距离输送再热技术，蒸汽输送半径可达40公里以上，并且可根据终端用户需求提供多种参数的蒸汽。

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能工程技术，尤其是一长超长距离（40千米及以上）蒸汽输送技术，具体地说是一种高效节能蒸汽超长距离输送方法及系统。

背景技术

目前，集中供热技术是国家重点推广的节能技术之一，具有能源利用效率高、对环境友好等优点。随着集中供热技术的不断进步，尤其是在蒸汽供热系统中，供热半径越来越大。在现有技术条件下，蒸汽最大输送半径可达20-40公里。为满足该输送半径内用户需求，通常采用增加保温层厚度和（或）提高供蒸汽温度压力的方法来实现。但此做法存在如下问题：（1）大大增加了蒸汽管线的投资成本，对供汽设备的安全性提出更高的要求；（2）蒸汽经长距离输送后，携带大量冷凝水，一旦疏水装置发生故障，很容易造成水击现象，给蒸汽管道运行带来严重的安全隐患；（3）无法输送至更远距离，且末端蒸汽参数单一，无法满足多种用户的需求。

发明内容

本发明的目的是针对目前远距离（不小于40千米）供汽存在的成本大、蒸汽质量差、无法更远距离输送的问题，发明一种相应的高效节能蒸汽超长距离输送方法，同时设计一种相应的蒸汽超长距离输送系统。

本发明的技术方案之一是：

一种高效节能蒸汽超长距离输送方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在传统蒸汽长输管网的末端增加一个蒸汽再热装置，利用该蒸汽再热装置对管道末端的蒸汽进行加热，并监控加热后蒸汽的温度，当加热后的蒸汽温度达到输送要求后，再送入蒸汽增压装置中进行增压并利用压力监控装置对出气压力进行监测，出气压力达到输送压力后再打开输气阀将再热加压后的蒸汽输送给本末端用户或下一个蒸汽再热装置，用相同方法也可先增压后加热；或输送到介于本末端用户与下一个蒸汽再热装置之间的用户使用，以此类推直至最末端的用户，使最末端的用户获得满足使用要求的蒸汽；

其次，对输送管理进采用多层保温结构，所述的多层保温结构包括3层保温层、2层反射层、1层防水保温层和1层外保护层。所述3层保温层由内及外依次为第1层保温层、第2层保温层和第3层保温层；所述2层反射层由内及外依次为第1层反射层和第2层反射层；所述第1层保温层包裹于蒸汽管道外部，相邻保温层之间错缝搭接；所述第1层反射层包裹于第1层保温层外部；所述反射层与保温层相间包裹；所述1层防水保温层包裹于第3层保温层外部；所述1层外保护层包裹于1层防水保温层外部。

所述的蒸汽再热装置离蒸汽源之间的距离不小于40千米，相邻蒸汽再热装置之间的距离也不小于20-40千米。

所述的蒸汽再热装置为电加热、高频电磁线圈加热或燃料燃烧加热之一。

所述的燃料燃烧加热的蒸汽再热装置连接有余热回收装置。

所述的蒸汽增压装置蒸汽增压泵。

所述的3层保温层中的第1～2层保温层均为厚40mm的憎水型硅酸铝针刺毯；所述第3层保温层为厚60mm的高温玻璃棉毡；所述2层反射层均为反射铝，所述反射铝厚度为10～20μm，反射率大于0.95；所述防水保温层为气泡铝，所述气泡铝上下表面为反射铝，中间夹层为双层蜂窝气泡隔热层，所述气泡铝厚度为4～8mm；所述保护层为厚0.5～1mm的彩钢板。

本发明的技术方案之二是：

一种蒸汽超长距离输送系统，它包括蒸汽再热装置2、温度监控装置3、蒸汽增压装置4和压力监控装置5，所述的蒸汽再热装置2安装在传统蒸汽长输管道末端，温度监控装置3安装在蒸汽再热装置2与蒸汽增压装置4之间的输送管道上并靠近蒸汽再热装置2的出口端，压力监控装置5安装在蒸汽增压装置4与超远距离用户6之间的输送管道上并靠近蒸汽增压装置4的出口端；所述的传统蒸汽长输管道和输送管道采用多层保温结构，所述的多层保温结构包括3层保温层、2层反射层、1层防水保温层和1层外保护层。所述3层保温层由内及外依次为第1层保温层、第2层保温层和第3层保温层；所述2层反射层由内及外依次为第1层反射层和第2层反射层；所述第1层保温层包裹于蒸汽管道外部，相邻保温层之间错缝搭接；所述第1层反射层包裹于第1层保温层外部；所述反射层与保温层相间包裹；所述1层防水保温层包裹于第3层保温层外部；所述1层外保护层包裹于1层防水保温层外部。

所述的蒸汽再热装置为电加热、高频电磁线圈加热或燃料燃烧加热之一；所述的燃料燃烧加热的蒸汽再热装置设有余热回收装置。

所述的蒸汽增压装置蒸汽增压泵。

所述的3层保温层中的第1～2层保温层均为厚约40mm的憎水型硅酸铝针刺毯；所述第3层保温层为厚约60mm的高温玻璃棉毡；所述2层反射层均为反射铝，所述反射铝厚度为10～20μm，反射率大于0.95；所述防水保温层为气泡铝，所述气泡铝上下表面为反射铝，中间夹层为双层蜂窝气泡隔热层，所述气泡铝厚度为4～8mm；所述保护层为厚0.5～1mm的彩钢板。

本发明的有益效果：

本发明结构简单、运行安全可靠。通过蒸汽再热装置和蒸汽增压装置实现对传统蒸汽长输管网末端蒸汽的快速加热和加压；通过温度监控装置和压力监控装置实现对再热蒸汽温度和压力的监测和控制。采用本发明所述的蒸汽超长距离输送再热技术，蒸汽输送半径可达40公里以上，并且可根据终端用户需求提供多种参数的蒸汽。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明所述高效保温结构示意图；

图3为本发明实施例1的系统结构示意图；

图4为本发明实施例2的系统结构示意图；

图5为本发明实施例3的系统结构示意图。

图中：1、传统用户；2、蒸汽再热装置；3、温度监控装置；4、蒸汽增压装置；5、压力监控装置；6、超远距离用户；7、蒸汽管道；8、第1层保温层；9、第2层保温层；10、第3层保温层；11、防水保温层；12、保护层；13a、第1层反射层；13b、第2层反射层；14、电加热装置；15、蒸汽增压泵；16、高频电磁线圈加热装置；17、燃料燃烧加热装置；18、燃料；19、烟气余热利用装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1、2所示。

一种高效节能蒸汽超长距离输送方法，它包括以下步骤：

首先，在传统蒸汽长输管网的末端增加一个蒸汽再热装置，利用该蒸汽再热装置对管首末端的蒸汽进行加热，并监控加热后蒸汽的温度，当加热后的蒸汽温度达到输送要求后，再送入蒸汽增压装置中进行增压并利用压力监控装置对出气压力进行监测，出气压力达到输送压力后再打开输气阀将再热加压后的蒸汽输送给本末端用户或下一个蒸汽再热装置，或输送到介于本末端用户与下一个蒸汽再热装置之间的用户使用，以此类推直至最末端的用户，使最末端的用户获得满足使用要求的蒸汽；如图1所示。

其次，对输送管理进采用多层保温结构，如图2所示，所述的多层保温结构包括3层保温层、2层反射层、1层防水保温层和1层外保护层。所述3层保温层由内及外依次为第1层保温层、第2层保温层和第3层保温层；所述2层反射层由内及外依次为第1层反射层和第2层反射层；所述第1层保温层包裹于蒸汽管道外部，相邻保温层之间错缝搭接；所述第1层反射层包裹于第1层保温层外部；所述反射层与保温层相间包裹；所述1层防水保温层包裹于第3层保温层外部；所述1层外保护层包裹于1层防水保温层外部。所述的3层保温层中的第1～2层保温层均为厚40mm的憎水型硅酸铝针刺毯；所述第3层保温层为厚60mm的高温玻璃棉毡；所述2层反射层均为反射铝，所述反射铝厚度为10～20μm，反射率大于0.95；所述防水保温层为气泡铝，所述气泡铝上下表面为反射铝，中间夹层为双层蜂窝气泡隔热层，所述气泡铝厚度为4～8mm；所述保护层为厚0.5～1mm的彩钢板。具体实施时为了提高保温效果，中间反射层可采用金属纳米材料制造，并能进行全管道长度范围内或分段式低压电加热进行绝热保温，使热量几乎不损失。

如图1所示，所述蒸汽再热装置2设置于传统蒸汽长输管网末端，可实现对蒸汽的再热。

进一步地，所述蒸汽再热装置2可根据当地能源条件，以经济性为原则，选择电加热、高频电磁线圈加热或燃料燃烧加热等方式。

所述温度监控装置3设置于蒸汽再热装置2出口处，用于监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节蒸汽再热装置2加热功率以提供符合用户温度要求的蒸汽。

所述蒸汽增压装置4作为可选装置，设置于温度监控装置3后，可实现对再热后的蒸汽进行加压。

作为优选，所述蒸汽增压装置4为蒸汽增压泵。

所述压力监控装置5设置于蒸汽增压装置4出口处，用于监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压装置4加压功率以提供符合用户压力要求的蒸汽。

所述传统蒸汽长输管网末端、蒸汽再热装置2、蒸汽增压装置4和超远距离用户6通过蒸汽管道进行连接。所述温度监控装置3和压力监控装置5设置于所述蒸汽管道上。

进一步地，所述蒸汽管道外部设置如图2所示高效保温结构。

进一步地，所述高效保温结构包括3层保温层、2层反射层、1层防水保温层和1层保护层。所述3层保温层由内及外依次为第1层保温层8、第2层保温层9和第3层保温层10；所述2层反射层由内及外依次为第1层反射层13a和第2层反射层13b；所述第1层保温层8包裹于蒸汽管道7外部，相邻保温层之间错缝搭接；所述第1层反射层13a包裹于第1层保温层8外部；所述反射层与保温层相间包裹；所述1层防水保温层11包裹于第3层保温层10外部；所述1层保护层12包裹于1层防水保温层11外部。

进一步地，所述第1层保温层8和第2层保温层9均为厚40mm的憎水型硅酸铝针刺毯；所述第3层保温层10为厚60mm的高温玻璃棉毡。

进一步地，所述第1层反射层13a和第2层反射层13b均为反射铝。

作为优选，所述反射铝厚度为10～20μm，反射率大于0.95。

进一步地，所述防水保温层11为气泡铝。所述气泡铝上下表面为反射铝，中间夹层为双层蜂窝气泡隔热层。

作为优选，所述气泡铝厚度为4～8mm。

进一步地，所述保护层12为厚0.5～1mm的彩钢板。

实施例2。

如图2、3所示

一种如图3所示的蒸汽超长距离输送系统，它包括电加热装置14、温度监控装置3、蒸汽增压泵15和压力监控装置5。

所述电加热装置14设置于传统蒸汽长输管网末端，可实现对蒸汽的再热。

所述温度监控装置3设置于电加热装置14出口处，用于监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节电加热装置14加热功率以提供符合用户温度要求的蒸汽。

所述蒸汽增压泵15设置于温度监控装置3后，可实现对再热后的蒸汽进行加压。

所述压力监控装置5设置于蒸汽增压泵15出口处，用于监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压泵15加压功率以提供符合用户压力要求的蒸汽。

所述传统蒸汽长输管网末端、电加热装置14、蒸汽增压泵15和超远距离用户6通过蒸汽管道进行连接。所述温度监控装置3和压力监控装置5设置于所述蒸汽管道上。

进一步地，所述蒸汽管道外部设置如图2所示的高效保温结构，具体结构参见实施例一。

本实施例的工作过程为：传统蒸汽长输管网末端蒸汽首先进入电加热装置14进行加热，通过温度监控装置3监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节电加热功率使出口蒸汽温度达到输送要求；随后进入蒸汽增压泵15对再热蒸汽进行加压，并通过压力监控装置5监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压泵15功率使出口蒸汽压力满足输送要求，最后将达到温压要求的再热蒸汽输送至超远距离用户6。

实施例3.

如图2、4所示。

一种如图4所示的蒸汽超长距离输送系统，包括高频电磁线圈加热装置16、温度监控装置3、蒸汽增压泵15和压力监控装置5。

所述高频电磁线圈加热装置16设置于传统蒸汽长输管网末端，可实现对蒸汽的再热。

所述温度监控装置3设置于高频电磁线圈加热装置16出口处，用于监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节高频电磁线圈加热装置16功率以提供符合用户温度要求的蒸汽。

所述蒸汽增压泵15设置于温度监控装置3后，可实现对再热后的蒸汽进行加压。

所述压力监控装置5设置于蒸汽增压泵15出口处，用于监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压泵15加压功率以提供符合用户压力要求的蒸汽。

所述传统蒸汽长输管网末端、高频电磁线圈加热装置16、蒸汽增压泵15和超远距离用户6通过蒸汽管道进行连接。所述温度监控装置3和压力监控装置5设置于所述蒸汽管道上。

进一步地，所述蒸汽管道外部设置如图2所示的高效保温结构，参见实施例一。

本实施例的工作过程为：传统蒸汽长输管网末端蒸汽首先进入高频电磁线圈加热装置16进行加热，通过温度监控装置3监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节高频电磁线圈加热功率使出口蒸汽温度达到输送要求；随后进入蒸汽增压泵15对再热蒸汽进行加压，并通过压力监控装置5监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压泵15功率使出口蒸汽压力满足输送要求，最后将达到温压要求的再热蒸汽输送至超远距离用户6。

实施例4。

如图2、5所示。

一种如图5所示的蒸汽超长距离输送系统，它包括燃料燃烧加热装置17、温度监控装置3、蒸汽增压泵15和压力监控装置5。

所述燃料燃烧加热装置17设置于传统蒸汽长输管网末端，可实现对蒸汽的再热。

进一步地，为符合环保排放要求，燃料18在燃料燃烧加热装置17内燃烧后所排放的烟气须经烟气余热利用装置19后排放。

所述温度监控装置3设置于燃料燃烧加热装置17出口处，用于监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节燃料燃烧加热装置2加热功率以提供符合用户温度要求的蒸汽。

所述蒸汽增压泵15设置于温度监控装置3后，可实现对再热后的蒸汽进行加压。

所述压力监控装置5设置于蒸汽增压泵15出口处，用于监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压泵15加压功率以提供符合用户压力要求的蒸汽。

所述传统蒸汽长输管网末端、燃料燃烧加热装置17、蒸汽增压泵15和超远距离用户6通过蒸汽管道进行连接。所述温度监控装置3和压力监控装置5设置于所述蒸汽管道上。

进一步地，所述蒸汽管道外部设置如图2所示高效保温结构，详见实施例一。

本实施例的工作过程为：传统蒸汽长输管网末端蒸汽首先进入燃料燃烧加热装置17进行加热，通过温度监控装置3监测再热蒸汽温度，反馈信号并调节电加热功率使出口蒸汽温度达到输送要求；随后进入蒸汽增压泵15对再热蒸汽进行加压，并通过压力监控装置5监测再热蒸汽压力，反馈信号并调节蒸汽增压泵15功率使出口蒸汽压力满足输送要求，最后将达到温压要求的再热蒸汽输送至超远距离用户6。

以上内容描述了本发明的基本原理、主要特征及其优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，凡在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种改进和变化，这些改进和变化均落入本发明的范围内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。