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蒸汽管線的節(jié)能挖潛分析

文檔作者：宋光明文檔來源：蚌埠皖投融富投資管理有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月03日
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Ｖｏｌ．２４，２０１７，Ｎｏ．１ 　　　　
糧食與食品工業(yè)
Ｃｅｒｅａｌ　ａｎｄ?。疲铮铮洹。桑睿洌酰螅簦颍?
糧油工程
收稿日期：２０１６－０５－０５
作者簡介：宋光明，男，１９７９年出生，工程師，從事化工系統(tǒng)
公用工程研究，主持大型循環(huán)水站、制冷車間、總圖等的設(shè)計
工作。
蒸汽管線的節(jié)能挖潛分析
宋光明
蚌埠皖投融富投資管理有限責(zé)任公司?。ò霾骸。玻常常埃保埃?
摘　要：為提高絕熱保溫效果，通常可采用降低輸送介質(zhì)溫度和降低保溫材料傳熱系數(shù)的方
式。本文從以上兩方面入手，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀，實施改造和生產(chǎn)調(diào)整，并通過理論分析，確定改造帶來
的效果和經(jīng)濟性。
關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱系數(shù)；熱損失；蒸汽；溫度；保溫
中圖分類號：ＴＳ２１０．８　　文獻標識碼：Ｂ　　文章編號：１６７２－５０２６（２０１７）０１－０３２－０２
Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ?。澹睿澹颍纾螅幔觯椋睿纭。幔睿洹。穑铮簦澹睿簦椋幔欤簦幔穑穑椋睿纭。铮妗。螅簦澹幔怼。穑椋穑澹欤椋睿澹?
Ｓｏｎｇ?。牵酰幔睿纾恚椋睿?
Ｂｅｎｇｂｕ　Ａｎｈｕｉ?。桑睿觯澹螅簦恚澹睿簟。祝澹幔欤簦琛。桑睿觯澹螅簦恚澹睿簟。停幔睿幔纾澹恚澹睿簟。蹋椋恚椋簦澹洹。蹋椋幔猓椋欤椋簦。茫铮恚穑幔睿ǎ拢澹睿纾猓酢。玻常常埃保埃?
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ?。铮颍洌澹颉。簦铩。椋恚穑颍铮觯濉。簦瑁濉。簦瑁澹颍恚幔臁。椋睿螅酰欤幔簦椋铮睢。澹妫妫澹悖?，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ?。铮妗。颍澹洌酰悖椋睿纭。簦瑁濉。簦颍幔睿螅恚椋螅螅椋铮?
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　ｉｓ?。酰螅酰幔欤欤。幔洌铮穑簦澹洌疲颍铮怼。簦瑁濉。幔猓铮觯濉。簦鳎铩。幔螅穑澹悖簦?，ｃｏｍｂｉｎｅｄ?。鳎椋簦琛。簦瑁濉。悖酰颍颍澹睿簟。螅椋簦酰幔簦椋铮睢。铮妗。澹睿簦澹颍穑颍椋螅澹?，
ｔｈｅ?。椋恚穑欤澹恚澹睿簦幔簦椋铮睢。铮妗。簦颍幔睿螅妫铮颍恚幔簦椋铮睢。幔睿洹。穑颍铮洌酰悖簦椋铮睢。幔洌辏酰螅簦恚澹睿?，ａｎｄ?。簦瑁颍铮酰纾琛。簦瑁澹铮颍澹簦椋悖幔?
?。幔睿幔欤螅椋?，ｔｈｅ?。澹妫妫澹悖簦椋觯澹睿澹螅蟆。铮妗。簦瑁濉。簦颍幔睿螅妫铮颍恚幔簦椋铮睢。幔睿洹。澹悖铮睿铮恚。鳎幔蟆。悖铮睿妫椋颍恚澹洌?
Ｋｅｙ?。鳎铮颍洌螅海瑁澹幔簟。簦颍幔睿螅妫澹颉。悖铮澹妫妫椋悖椋澹睿?；ｈｅａｔ　ｌｏｓｓ；ｓｔｅａｍ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｈｅａｔ?。穑颍澹螅澹颍觯幔簦椋铮?
隨著我國工業(yè)經(jīng)濟進入高速發(fā)展的階段，在工
業(yè)能源和生活能源的需求上，也不斷提升。在我國
的能源結(jié)構(gòu)中，以電能、礦物質(zhì)化學(xué)能為主，其中二
次熱能隨著社會發(fā)展，需求的大幅增長，從而使集中
供熱項目得到迅速地發(fā)展，在我國的能源結(jié)構(gòu)中，占
重要的一席之地。集中供熱是以熱水或蒸汽作為熱
媒，利用一個或多個熱源通過供熱管網(wǎng)、熱交換站
等，向一個城市或城市中較大區(qū)域的各個用戶提供
熱能。
長期以來，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)形式使我國面
臨較大節(jié)能減排壓力，據(jù)統(tǒng)計，２０１１年我國能源消
耗總量達３４．８億ｔ標準煤，ＣＯ２
排放量位居世界第
二并快速增長。為履行２０２０年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值
ＣＯ２
排放比２００５年下降４０％～４５％的承諾，節(jié)能
減排問題亟待解決。
１　項目概況
本文根據(jù)國家的產(chǎn)業(yè)政策，結(jié)合項目現(xiàn)場的實
際情況，因地制宜的進行節(jié)能改造，降低能源消耗。
項目地點為安徽蚌埠某大型化工企業(yè)，企業(yè)具備自
備電廠１座，有背壓機組３臺。由背壓機組抽汽端，
引２根ＤＮ８００蒸汽管線至生產(chǎn)區(qū)，輸送生產(chǎn)用蒸
汽。蒸汽壓力為０．８?。停校?，流量為１８０　ｔ／ｈ，工作溫
度為２９０℃。此次改造，采用兩種方式相結(jié)合，即首
先降低輸送蒸汽的品質(zhì)，由原溫度２９０ ℃降低至
２４０℃。為不影響背壓機組的正常運行，維持原有
背壓機組出口的蒸汽干度，背壓機組運行參數(shù)不在
調(diào)整，在機組出口蒸汽管線上，增加加濕機組兩臺，
一開一備，降低輸送蒸汽溫度。同時，去除原保溫效
３２
糧食與食品工業(yè)?。茫澹颍澹幔臁。幔睿洹。疲铮铮洹。桑睿洌酰螅簦颍?Ｖｏｌ．２４，２０１７，Ｎｏ．１
果差的硅酸鋁保溫材料，更換為導(dǎo)熱系數(shù)小的超細
玻璃棉的方式。通過調(diào)研，生產(chǎn)需求蒸汽壓力為
０．４０～０．５５　ＭＰａ飽和蒸汽，改造在節(jié)能的條件下，
不影響生產(chǎn)需求的蒸汽品質(zhì)。
該大型化工生產(chǎn)企業(yè)，擁有獨立的自備熱電廠
和三個化工生產(chǎn)區(qū)。自備熱電廠至３個化工生產(chǎn)區(qū)
供熱采用２根ＤＮ８００無縫鋼管輸送，管線全長Ｌ為
５?。担埃啊。?。管道除過路段外，其余段均采用架空低矮
支架敷設(shè)。實際運行中，自備電廠出口蒸汽參數(shù)為
０．８?。停校?，溫度ｔｆ１
為２９０ ℃；終端蒸汽壓力為
０．７?。停校幔瑴囟龋簦妫?
為２６０℃。管道保溫材料為硅酸
鋁，導(dǎo)熱系數(shù)λ＝０．０５６＋０．０００?。保薄。簦悖?，保溫厚度為
１６０　ｍｍ；當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁兀簦?
為１５℃，風(fēng)速Ｗ 為
３?。恚?。能源的結(jié)算方式采用內(nèi)部定價方式，獨立
核算，每噸蒸汽結(jié)算成本價為１５５元。
該項目管線的熱損失，主要為管道外表面向外
界的熱輻射和與大氣的對流散熱，約占輸送能源的
１．８％，其次是管線輸送過程中的凝水排放損失或閥
門等管附件的泄露損失，由于倒凝及泄露量極低，可
忽略不計。本文重點針對管道表面的對流和輻射造
成的能源浪費，采用將輸送蒸汽溫度降低５０℃和將
保溫材料硅酸鋁更換為超細玻璃棉的方式，實施改
造和生產(chǎn)調(diào)整，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定項目實施的
合理性，并通過項目實施驗證。
２　能耗指標計算
２．１　現(xiàn)蒸汽管線的熱損失
（１）改造前蒸汽管線保溫層的平均溫度ｔｃｐ
及巖
棉保溫材料實算導(dǎo)熱系數(shù)λ１
值［１］
蒸汽管線首端平均溫度ｔｃｐ１＝（ｔｆ１＋ｔｓ）／２＝
１５５℃
式中：ｔｆ１
為蒸汽管線首端內(nèi)壁蒸汽溫度，取自
生產(chǎn)運營記錄，ｔｆ１＝２９０℃；ｔｓ
為蚌埠地區(qū)年平均溫
度，取自氣象資料，ｔｓ＝２０℃。
蒸汽管線末端平均溫度ｔｃｐ２＝（ｔｆ２＋ｔｓ）／２＝
１４０℃
式中：ｔｆ２
為蒸汽管線末端內(nèi)壁蒸汽溫度，取自
生產(chǎn)運營記錄，ｔｆ１＝２６０℃。
蒸汽管線綜合平均溫度ｔｃｐ＝ （ｔｃｐ１＋ｔｃｐ２）／２＝
１４７．５℃
巖棉保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)λ１ ＝０．０５６＋
０．０００?。保保簦悖穑剑埃埃罚病。玻玻怠。祝ǎ?#183;Ｋ）。
（２）熱損失ｑ１、ｑ２
熱損失ｑ１＝（ｔｆ１－ｔｓ）／［ｌｎ（Ｄ１／Ｄ２）／（２πλ）＋１／
αＤ１］＝４２５．４８?。祝?
熱損失ｑ２＝ （ｔｆ２－ｔｓ）／［ｌｎ（Ｄ１／Ｄ２）／２π＋１／
παＤ１］＝３７８．３５?。祝?
式中：ｑ１、ｑ２
為改造前蒸汽管線首尾段傳熱強
度，Ｗ／ｍ；Ｄ１、Ｄ２
為管道外徑和內(nèi)徑，ｍ；根據(jù)項目
建設(shè)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及工程資料，取總給熱系數(shù)α
為２３．８　Ｊ／ｍ·ｓ·℃。
（３）總熱損失Ｑ１
改造前蒸汽管線總熱損失Ｑ１＝（ｑ１＋ｑ２）／２Ｌ＝
２　２１０?。担矗保贰。?
式中：Ｌ 為蒸汽管線長度，取自工程現(xiàn)場，為
５　５００?。?。
２．２　降溫后蒸汽管線熱損失
（１）管線的平均溫度
將熱電生產(chǎn)區(qū)蒸汽管線出口蒸汽溫度由２９０℃
降至２４０℃，終端蒸汽溫度ｔ２
按２１０℃計算：
蒸汽管線降溫后蒸汽平均溫度ｔｆ１′＝ｔ１′＋ｔ２′＝
２２５℃
式中：ｔ１′、ｔ２′為降溫后蒸汽管線首尾段管道內(nèi)
壁溫度的，℃。
（２）保溫層的平均溫度ｔｃｐ
及導(dǎo)熱系數(shù)λ 值
蒸汽管線保溫層平均溫度ｔ′ｃｐ３＝（ｔ′ｆ１＋ｔｓ）／２＝
１２２．５℃
λ′＝０．０５６＋０．０００?。保保簦悖穑常剑埃埃叮埂。矗罚怠。祝ǎ?#183;Ｋ）
（３）熱損失ｑ３
降溫后蒸汽管線首尾段傳熱強度ｑ′３＝（ｔｆ１′－
ｔｓ）／［ｌｎ（Ｄ１／Ｄ２）／２πλ′＋１／παＤ１］＝３１１．０６８?。祝?
（４）總熱損失Ｑ２
蒸汽管線降溫后總熱損失Ｑ２ ＝ｑ３ ×Ｌ ＝
１?。罚保啊。福罚担浮。?
２．３　通過降溫和選用高效保溫材料計算熱損失
（１）總導(dǎo)熱系數(shù)λ″［２］選用超細玻璃棉制品作為
保溫材料，λ″ ＝ ０．０２５ ＋ ０．０００?。玻常簦悖穑?＝
０．０５３?。保罚怠。祝ǎ?#183;Ｋ）。
（２）熱損失ｑ４
降溫后和更換保溫材料后，蒸汽管線首尾段傳
熱強度ｑ４ ＝ （ｔｆ１′ －ｔｓ）／［ｌｎ（Ｄ１／Ｄ２）／２πλ＋１／
（παＤ１）］＝２３９?。祝?
（３）總熱損失Ｑ３
Ｑ３＝ｑ４×Ｌ＝１?。常保怠。矗保叮贰。?
２．４　經(jīng)濟效益測算
根據(jù)生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀實測，每噸（下轉(zhuǎn)第４０頁）
３３
糧油工程賈小麗等：羅勒精油的提取及成分分析
３　結(jié)論
超聲波輔助萃取羅勒揮發(fā)油的正交工藝研究表
明，萃取的最佳工藝為：功率６０?。?、溫度４５℃、溶劑
用量１∶１２、超聲時間３５?。恚椋睿辉摋l件下，揮發(fā)油的
得率為３．１３％。參見張文成［１８］等研究的水蒸氣蒸
提取羅勒揮發(fā)油最佳工藝的條件下進行試驗，所得
揮發(fā)油的得率僅０．３５％。氣相色譜分析揮發(fā)油中
烯丙基茴香醚及丁香油酚含量，超聲波輔助萃取揮
發(fā)油中兩種成分含量分別為０．７５８?。恚纾纭?
７．１６６?。恚纾纾魵庹麴s提取揮發(fā)油中分別為
０．８５６?。恚纾?、４．８５１?。恚纾?。
故綜合羅勒揮發(fā)油的兩種方法提取方法及氣相
色譜成分分析結(jié)果比較可知，超聲波輔助萃取羅勒
揮發(fā)油的得率高，提取速度快，且揮發(fā)油中丁香油酚
含量大，烯丙基茴香醚含量與水蒸氣提取所得揮發(fā)
油中其含量相差較??；水蒸氣蒸餾提取揮發(fā)油的得
率小、時間長，效率低。
參考文獻
［１］官玲亮，吳麗芬，龐玉新，等．芳香植物羅勒的研究進展
［Ｊ］．熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，２０１３，３３（８）：４２－４６．
［２］魏　佳，姜子濤，李　榮．調(diào)味香料羅勒精油的研究進展
及其在食品中的應(yīng)用［Ｊ］．中國調(diào)味品，２０１１，３６（１０）：
８－１２．
［３］盧汝梅，李耀華．桂產(chǎn)羅勒揮發(fā)油化學(xué)成分的分析［Ｊ］．
廣西植物，２００６，２６（４）：４５６－４５８．
［４］劉超祥，方成武，劉耀武．羅勒化學(xué)成分與抗氧化活性影
響因素研究進展［Ｊ］．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，２０１４，４２（６）：５１－
５５．
［５］李　剛，董自亮．羅勒化學(xué)成分和藥理作用研究新進展
［Ｊ］．亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，２０１３（４）：６３－６６．
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陽師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，２００７，２４（１）：５３－５５．
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用研究進展［Ｊ］．中國民族民間醫(yī)藥雜志，２０１３，２２（９）：
４６－４８．
［８］徐洪霞，潘　見，楊　毅，等．疏毛羅勒揮發(fā)油化學(xué)成分
的研究［Ｊ］．香精香料化妝品，２００４（３）：５－８．
［９］王　艷，周　榮，任吉君，等．極香羅勒芳香油成分ＧＣＭＳ
分析［Ｊ］．北方園藝，２０１０（２０）：６９－７１．
［１０］何道航，龐　義，李廣宏，等．粵產(chǎn)紫羅勒精油的化學(xué)成
分研究［Ｊ］．廣西植物，２００５，２５（１）：９０－９２．
［１１］胡西旦·格拉吉?。畾庀嗌V－質(zhì)譜法分析羅勒中揮
發(fā)油的化學(xué)成分［Ｊ］．光譜實驗室，２００８，２５（２）：１２７－
１３１．
［１２］周　榮，王　艷，任吉君，等．羅勒揮發(fā)油超臨界ＣＯ２
萃
取及ＧＣ－ＭＳ分析［Ｊ］．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)
版，２０１０，３６（５）：５８５－５８８．
［１３］黃碧蘭，張玄兵，王　?。硞€不同羅勒種葉中香氣成分
的ＧＣ－ＭＳ分析［Ｊ］．熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，２０１３，３３（１０）：
６５－７１．
［１４］雷　殷．中藥紫蘇葉揮發(fā)油的提取與氣相色譜分析
［Ｄ］．長春：吉林大學(xué)，２００６．
［１５］于威威．蒼術(shù)揮發(fā)油、脂肪酸的提取及分析［Ｄ］．長春：
長春工業(yè)大學(xué)，２０１２．
［１６］李　辛．蓽茇揮發(fā)油的提取及化學(xué)成分分析［Ｄ］．蘭州：
甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，２００９．
［１７］付　娟，楊世海，馬　玲，等．羅勒研究進展及開發(fā)利用
［Ｊ］．人參研究，２０１２，２４（３）：３５－３９．
［１８］張文成，潘　見，謝慧明．羅勒揮發(fā)油的中試開發(fā)工藝
研究［Ｊ］．食品科學(xué)，２００４，２５（６）：１０１－１０４
檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹
．
（上接第３３頁）蒸汽可利用熱值為２?。罚罚病。耄?#215;１０３，
每噸蒸汽公司內(nèi)部成本價為１５５元，即每１ｋＪ熱量
價值為０．０５５?。乖?
通過降溫和增加保溫的方式，每小時節(jié)約的熱量：
改造前后熱量損失降低值Ｑ ＝Ｑ１ －Ｑ３ ＝
８９５　１２５?。?。
每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益Ｍ＝Ｑ×０．０５５?。?#215;２４×
３６５×２／（１０?。埃埃?#215;１?。埃埃?#215;１?。埃埃埃剑常保担啡f元。
３　結(jié)論
經(jīng)分析，該項目蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)，降溫和更換超細
玻璃棉改造后，均有巨大的經(jīng)濟效益，每年可節(jié)約運
行費用３１５．７萬元，節(jié)能效果明顯，節(jié)能潛力巨大。
該項目于２０１０年２月完工，２０１０年８月趨于穩(wěn)定
運營，并經(jīng)財務(wù)部門、審計部門測算，經(jīng)濟效益與計
劃吻合。
參考文獻
［１］王厚華．傳熱學(xué)［Ｍ］．重慶：重慶大學(xué)出版社，２００６．
［２］神家銳，葛紹巖．傳熱學(xué)在能源節(jié)約中的應(yīng)用［Ｊ］．能
源，１９８４（５）：１８－２１．
４０

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