城市集中供熱管網(wǎng)探討

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1、城市集中供熱管網(wǎng)探討一、城市集中供熱管網(wǎng)布置的類型城市集中供熱管網(wǎng)布置與熱媒種類、熱源與熱用戶相互位置有一定的關(guān)系，其布置應(yīng)考慮系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。城市供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)是熱用戶分布區(qū)域廣、分支多。在管網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，通常允許有若干小時(shí)的停供修復(fù)時(shí)間。有些熱網(wǎng)為提高供熱可靠性和應(yīng)付供熱發(fā)展的不確定性，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)就將熱網(wǎng)象市政給水管網(wǎng)一樣成網(wǎng)格狀布置，但這樣存在一定的問題，熱網(wǎng)水力工況和控制的十分復(fù)雜，同時(shí)網(wǎng)格狀管網(wǎng)投資非常高。在城市多熱源聯(lián)合供熱時(shí)，有些規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)將熱網(wǎng)主干線設(shè)計(jì)成環(huán)管網(wǎng)環(huán)狀布置，用戶管網(wǎng)是從大環(huán)網(wǎng)上接出的枝狀管網(wǎng)，這種布置方式具有供熱的后備性能，運(yùn)行安全可

2、靠，但熱網(wǎng)水力工況和控制的也比較復(fù)雜，投資很高。在充分考慮系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，筆者認(rèn)為城市熱力管網(wǎng)應(yīng)是多條枝狀管網(wǎng)放射型布置。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)城市規(guī)模、熱用戶分布及熱源位置布置幾條輸配主干線，在實(shí)施過程中根據(jù)供熱能力和熱用戶情況，逐步完善不同的主干線。當(dāng)城市供熱主干線骨架形成后，適當(dāng)敷設(shè)連通管，在正常工作時(shí)連通管上的閥門關(guān)閉，當(dāng)主干線某段出事故時(shí)，可利用連通管進(jìn)行供熱。這種熱網(wǎng)布置形式保證了枝狀管網(wǎng)適應(yīng)不確定熱用戶的發(fā)展，如果一條干管供熱能力不夠，敷設(shè)相鄰干管時(shí)加大其供熱能力就可以解決，以達(dá)到供熱管網(wǎng)輸配能力最優(yōu)化，不必象環(huán)狀管網(wǎng)那樣先埋入較大管道去等負(fù)荷確定

3、的熱用戶。二、熱力管道直埋敷設(shè)供熱管網(wǎng)直埋敷設(shè)由于占地面積小、工程造價(jià)低、施工周期短、保溫性能好等特點(diǎn)，在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。正確認(rèn)識(shí)熱力管道直埋原理，合理選擇敷設(shè)方式是很關(guān)鍵的。熱水管道直埋與架空或管溝敷設(shè)主要不同之處在于直埋敷設(shè)的供熱管道保溫結(jié)構(gòu)與周圍土壤直接接觸，管道熱脹冷縮的過程受到土壤摩擦力約束，此時(shí)管道處于錨固狀態(tài)，在熱脹冷縮過程中產(chǎn)生的位移勢(shì)能，被儲(chǔ)存在管道壁上，使管道受力復(fù)雜化。管道直埋敷設(shè)方式可分為：無補(bǔ)償直埋敷設(shè)、一次性補(bǔ)償直埋敷設(shè)和有補(bǔ)償直埋敷設(shè)三大類。熱力管道的敞開預(yù)熱無補(bǔ)償直埋敷設(shè)是一種“冷緊”式直埋。工藝過程是在管道焊接完畢后，對(duì)一定長度

4、管道進(jìn)行預(yù)熱，管道受熱產(chǎn)生變形，釋放一部分熱應(yīng)力，同時(shí)對(duì)管溝進(jìn)行回填夯實(shí)，利用土壤摩擦力將管道嵌固。這種敷設(shè)方式不需要設(shè)補(bǔ)償器和固定支墩，其工程造價(jià)最低。但這種方法不僅施工復(fù)雜，而且管線預(yù)熱只能改變管線的熱態(tài)應(yīng)力水平，而不能改變它的全補(bǔ)償值，從管材疲勞的角度來看，在實(shí)際采用時(shí)應(yīng)仔細(xì)斟酌。一次性補(bǔ)償直埋也是一種“冷緊”型直埋。工藝過程是：在管道焊接完畢溝槽回填后，對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱，管道熱伸長被“一次性補(bǔ)償器”吸收，此時(shí)立即將“一次性補(bǔ)償器外殼和管道焊死，使其不能再次伸縮，這樣預(yù)熱結(jié)束后，管道由于溫降產(chǎn)生的熱應(yīng)力在管道中表現(xiàn)為拉應(yīng)力，用以克服管道再次受熱時(shí)的熱應(yīng)力。203有補(bǔ)償

5、直埋是目前應(yīng)用最多的敷設(shè)方式，因其施工方便，所以得到廣泛采用。實(shí)際工程中應(yīng)盡量合理布置補(bǔ)償器，使管道的補(bǔ)償器分段長度接近最大安裝長度，(管段由于移動(dòng)所產(chǎn)生的土壤摩擦力在管道截面上產(chǎn)生的應(yīng)力和材料許用應(yīng)力相等，這個(gè)管段長度即最大安裝長度)同時(shí)應(yīng)保證補(bǔ)償器在固定支墩兩側(cè)對(duì)稱布置，以減小固定支墩受力，降低支墩土建費(fèi)用。另外對(duì)直線段“駐點(diǎn)”位置的固定支墩應(yīng)考慮取消，以降低造價(jià)。對(duì)于小區(qū)二次熱網(wǎng)，如果僅是為集中空調(diào)或地板輻射采暖服務(wù)，熱媒溫度65℃以下，實(shí)際工作溫度較低，熱應(yīng)力較小，因此熱網(wǎng)設(shè)計(jì)中可根據(jù)管網(wǎng)柔性考慮非預(yù)熱的無補(bǔ)償直埋敷設(shè)。直埋敷設(shè)管線最大安裝長度Lmax計(jì)算如下：L

6、max＝（2.4?[δ]20-ｐdi/4s）A/(πDoFf)m式中：A－－管道橫截面積mm2Ff－－管道外表面摩擦力N/m2?－－應(yīng)力范圍的減小系數(shù)di－－管道內(nèi)徑mmｐ－－設(shè)計(jì)壓力MPa[δ]20－－鋼材許用應(yīng)力MPaDo－－保溫管直徑ms－－管道壁厚mm供熱管網(wǎng)直埋敷設(shè)應(yīng)注意下列有關(guān)事項(xiàng)：直埋管道盡可能直線敷設(shè)，管道自然彎曲應(yīng)限制在5o以內(nèi)；從主干線引出的分支干線處，應(yīng)設(shè)“L”、”Z”型彎管；水平彎管處應(yīng)力集中，受力較大，應(yīng)增加彎頭壁厚、加大彎頭的曲率半徑；在土壤下沉性屬于二級(jí)或高于二級(jí)地區(qū)，直埋敷設(shè)要采取一定的措施。三、波紋管補(bǔ)償在熱力管網(wǎng)中的應(yīng)用在熱力管網(wǎng)敷設(shè)中

7、，補(bǔ)償器是保證管道安全運(yùn)行的重要部件。波紋管補(bǔ)償以其體積小、重量輕、節(jié)省鋼材、占地面積小、流動(dòng)阻力小、不易滲漏，已開始占有舉足輕重的地位，而且很有發(fā)展前景。目前波紋管制造突破了傳統(tǒng)的材料和工藝，采用高彈性金屬管經(jīng)滾壓一次成型，并采用多層金屬結(jié)構(gòu)，從而提高了其補(bǔ)償能力和承壓能力，應(yīng)用新技術(shù)制造的波紋管補(bǔ)償為其在熱力管網(wǎng)中的應(yīng)用提供了可靠的保證。盡管波紋補(bǔ)償器有很多優(yōu)點(diǎn)，但它也有自身的缺點(diǎn)。例如軸向型波紋補(bǔ)償器對(duì)主固定支架產(chǎn)生壓力推力，管壁較薄不能承受扭力，設(shè)備投資高等。許多設(shè)計(jì)人員對(duì)波紋補(bǔ)償器的認(rèn)識(shí)還不夠全面，因此在設(shè)計(jì)中存在計(jì)