蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)五大問題
蒸汽管網(wǎng)包括供汽總管、車間分管、生產(chǎn)單元支管、用汽設(shè)備供汽管和各層級(jí)分汽缸等。蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)主要包括蒸汽分配和輸送兩方面內(nèi)容。蒸汽分配涉及總汽源到各用汽車間、車間分管到各生產(chǎn)單元直至用汽設(shè)備，將蒸汽從鍋爐等蒸汽生產(chǎn)單元合理分配到各用汽點(diǎn)，保證蒸汽到達(dá)用汽端時(shí)能滿足生產(chǎn)需要；蒸汽輸送涉及汽源壓力/溫度控制、管路走向布局、管道選型、管路坡度和膨脹余量設(shè)計(jì)、取汽點(diǎn)設(shè)置、疏水排氣點(diǎn)布置、管道連接以及蒸汽品質(zhì)提升等。
布置于室內(nèi)外的蒸汽管道總長(zhǎng)度少則數(shù)千米，多則上萬米。龐大的管網(wǎng)系統(tǒng)形成了一個(gè)散熱面積巨大的散熱器，其熱能散失于周圍，不僅造成能源浪費(fèi)，而且增加排放量，損害環(huán)境。在滿足用汽要求的前提下，縮短管道總長(zhǎng)度，降低管道壓損，減少管網(wǎng)熱損，實(shí)現(xiàn)蒸汽高效分配和輸送，為用汽設(shè)備提供高品質(zhì)蒸汽，是蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和責(zé)任。
然而，孚雷德經(jīng)過多年調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)存在問題很多，下面是五個(gè)最為常見的問題。
分汽缸設(shè)置錯(cuò)誤 出于用能效率考慮，最佳的蒸汽分配方式是將一根高壓主蒸汽管通向用汽點(diǎn)集中的地方，并通過該主蒸汽管道環(huán)繞生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)向各用汽點(diǎn)輻射。只有必須在同一位置向多個(gè)方向供汽而無法采用一根主管供汽時(shí)才需要分汽缸。而且，分汽缸的設(shè)計(jì)要在滿足分汽要求的前提下盡量減小散熱面積。其口徑需要根據(jù)最大負(fù)荷和合理蒸汽速度進(jìn)行正確選型，其長(zhǎng)度只要滿足進(jìn)出口管道、閥門、儀表等布局即可。然而現(xiàn)實(shí)情況是，大約85%以上的分汽缸可以省卻（分汽缸增加還伴隨著管道的額外增加），95%以上的分汽缸口徑和長(zhǎng)度過大，造成投資和熱能的浪費(fèi)。
管路預(yù)留問題 管路預(yù)留通常體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一是管路預(yù)設(shè)，即多鋪設(shè)一些管道，以備日后增加用汽點(diǎn)；其二是管道擴(kuò)徑，即蒸汽管徑增大，以備將來蒸汽負(fù)荷增加所需。許多企業(yè)考慮到未來擴(kuò)容增產(chǎn)的可能性，在鋪設(shè)蒸汽管道時(shí)做足了預(yù)留，結(jié)果往往是五年內(nèi)甚至很多年用熱負(fù)荷都遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。從企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度來看，這是一種戰(zhàn)略性的周全之策，但這樣做會(huì)導(dǎo)致很大浪費(fèi)。第一種情形，預(yù)留管道即使處于關(guān)斷狀態(tài)而不造成能源浪費(fèi)，也會(huì)導(dǎo)致投資浪費(fèi)；第二種，也是最常見的情形，既增大投資又會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)期熱能浪費(fèi)和排放增加。實(shí)際上，這種以數(shù)年浪費(fèi)能源的確定性作代價(jià)為未來的不確定性做不必要的準(zhǔn)備，既不經(jīng)濟(jì)也不務(wù)實(shí)。一種有效而經(jīng)濟(jì)的舉措應(yīng)該是：根據(jù)兩年內(nèi)的蒸汽負(fù)荷布局管道（管網(wǎng)改造節(jié)能投資回收期通常在兩年左右）。未來確要擴(kuò)容時(shí)，首先要做的是通過用汽端節(jié)能降耗來降低總負(fù)荷，以期原有管網(wǎng)即可滿足。若確實(shí)需要，再根據(jù)負(fù)荷增量增加管道，畢竟增設(shè)管道并非難事。
管道冗余太多 這里講的管道冗余指的是進(jìn)行蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)在蒸汽分配、輸送以及用汽梯度布局等方面因未找到最佳路徑和最優(yōu)方案而導(dǎo)致的管道總長(zhǎng)度增加的現(xiàn)象。與管道預(yù)留不同，管道冗余是設(shè)計(jì)人員受技術(shù)能力（不排除也有責(zé)任心問題）所限的無意之舉，屬于技術(shù)性問題；而管道預(yù)留屬于發(fā)展規(guī)劃層面問題，乃有意而為之。在我國(guó)各行各業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)中，管道冗余問題比比皆是，絕大部分的蒸汽用戶蒸汽管道冗余量在10%以上，冗余量近100%的用戶亦不在少數(shù)，更有甚者冗余高達(dá)好幾倍之多。管道冗余也是浪費(fèi)蒸汽的一個(gè)重要問題。
管徑選擇過大 蒸汽管道口徑選型偏大必然導(dǎo)致散熱表面積增大，造成能源浪費(fèi)。比如，錯(cuò)把DN100管徑選成DN150，裸管散熱面積增加了約50%。此外，管道口徑大時(shí)配套的彎頭、閥門等管件口徑也變大，這些都增大了管道散熱損失。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在同樣的保溫情況和蒸汽參數(shù)、環(huán)境氣候條件下，DN150管道散熱比DN100增加了28.6%。實(shí)際上，管徑偏大問題非常普遍，而且多數(shù)大過兩個(gè)等級(jí)。大過三個(gè)等級(jí)現(xiàn)象也經(jīng)常見到，這時(shí)散熱損失將增大很多。
汽源減壓不當(dāng) 多數(shù)情況下，蒸汽用戶的外供蒸汽壓力往往較高于客戶用汽端所需壓力，蒸汽用戶通常對(duì)汽源進(jìn)行降壓處理，但是否需要對(duì)總汽源減壓以及在哪里進(jìn)行減壓是一個(gè)關(guān)系著蒸汽系統(tǒng)能效的問題。孚雷德經(jīng)過多年現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)蒸汽用戶將蒸汽減壓閥安裝在外供蒸汽剛?cè)霃S區(qū)的總管道上，即貿(mào)易結(jié)算流量計(jì)正后方。這樣的后果是，低壓長(zhǎng)距離供汽導(dǎo)致壓損增加以及蒸汽帶水問題加重，有時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)。對(duì)這種經(jīng)歷，許多處于熱力公司管網(wǎng)末端的蒸汽用戶深有體會(huì)，而在冬季這個(gè)問題則更加嚴(yán)重。