工业蒸汽管网热损失分析及优化

论文概要

本文针对某热电公司工业蒸汽管网运行中的显著热损失问题，采用IAPWS-IF97标准计算蒸汽热力性质参数，基于热传导与对流建立管网热损失数学模型。通过实际运行数据对不同管段热损失进行定量评估，识别出三大主因：大用汽量用户（如18号用户）停用导致主管流速降低、多数管道管径偏大造成流速低于5 m/s、季节性供需不平衡（非供暖季用汽量少）及部分用户利用率低。在此基础上提出三种优化方案并核算初投资、节能效益和回收期。

知识结构

1. 研究方法与模型

• 蒸汽参数计算：依据IAPWS-IF97标准，根据温度、压力确定密度、比焓、比定压热容等物性参数。
• 热损失计算模型：区分架空/管沟敷设与直埋敷设，分别给出单位长度热流量公式，涉及管内对流传热系数、保温层导热系数、管外对流传热系数、管道与土壤换热系数。
• 热损失量换算：将热流量换算为蒸汽质量损失（t/h），用于直观评估。

2. 管网热损失原因分析

• 大用户停用：18号用户占西线总用汽量约45%，停用时主管流速从3.68 m/s降至2.21 m/s，管损率显著增大。
• 管径过大：多数管段流速低于5 m/s，远低于设计建议值（主管15~30 m/s，支路10~15 m/s）。典型支路如24号用户热损率达62.1%，26、27号支路热损率31.2%。
• 季节性供需不平衡：31号管段非供暖季仅一家用户用汽，流速仅1.33 m/s，热损率28.9%。部分用户（16、17、19、21号）用汽天数少甚至为零，持续产生热损失。

3. 优化方案及经济性对比

方案	主要措施	初投资/万元	年节省成本/万元	热损率降低	回收期/a
方案1	仅加厚保温层至200 mm（主、支路共约6148.5 m）	184.79	68.85	2%	2.80
方案2	为18号用户新建支路+缩小1~4号主管管径+保温加厚	255.36	82.03	3%	3.24
方案3	更换1~4号主管为DN350，15、16、24、26、27号支路改为DN50 + 18号用户新建支路 + 保温加厚	312.84	101.29	5%	3.21

• 方案1成本最低、回收期最短；方案2消除大用户停用影响；方案3节能效果最优，长期收益高。

4. 结论

• 热损失主因为大用户停用、管径过大、季节性供需失衡。
• 保温层、管网布局、管径对热损失影响显著。
• 实际工程应综合用户需求、季节负荷等因素，选择合适优化方案。

引用信息

• 标题：工业蒸汽管网热损失分析及优化
• 作者：周守军，刘书豪，陆金刚，秦康宁，王耀龙，刘晓康
• 期刊：暖通空调 HV&AC
• DOI：ISSN 1002-8501, CN 11-2832/TU
• 网络首发日期：2026-06-12
• 原文链接：https://link.cnki.net/urlid/11.2832.TU.20260612.1355.002

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