集中供熱系統(tǒng)及熱網(wǎng)敷設(shè)技術(shù)概述目錄TOC\o"1-3"\h\u10262集中供熱系統(tǒng)及熱網(wǎng)敷設(shè)技術(shù)概述 187641.1供熱管網(wǎng)敷設(shè)相關(guān)技術(shù) 159761.1.1管網(wǎng)系統(tǒng)形式 1157531.1.2管網(wǎng)系統(tǒng)連接方式 1270951.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)布置形狀 2148441.1.4管網(wǎng)敷設(shè)方式 3300341.1.5管道材料選擇 4325571.2直埋敷設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 5124031.1.1試壓標(biāo)準(zhǔn) 5268311.1.2沖洗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 61.1供熱管網(wǎng)敷設(shè)相關(guān)技術(shù)集中供熱系統(tǒng)面向不同的熱用戶，由鍋爐房或熱電廠提供的高溫水不能夠直接進(jìn)入熱用戶設(shè)備。因此，選擇合適的供熱系統(tǒng)形式和連接方式顯得尤為重要。1.1.1管網(wǎng)系統(tǒng)形式熱水供熱系統(tǒng)主要采用兩種形式：閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。前者熱水不從熱網(wǎng)中被取出使用。相反，后者需要從熱網(wǎng)中直接取出供應(yīng)給熱用戶[47]。由于閉式供熱系統(tǒng)中，網(wǎng)路補(bǔ)水量較少，便于自動(dòng)化監(jiān)測和控制，且失水量較小，一般約為管路循環(huán)水量的1%以下。而開式系統(tǒng)，由于其管路熱水用于供給熱用戶生活用水，因而在用水量波動(dòng)較大的狀況下，無法判斷該部分用水是用于熱用戶還是管路漏水，給自動(dòng)化監(jiān)測和控制造成困擾。1.1.2管網(wǎng)系統(tǒng)連接方式供熱系統(tǒng)采用三環(huán)制：一環(huán)路是由鍋爐產(chǎn)生的高溫水，通過熱網(wǎng)輸送至供熱首站，回水再返回?zé)嵩磸S形成的環(huán)路，二環(huán)路為經(jīng)過首站換熱后的高溫水輸送至換熱站，再返回首站所形成的環(huán)路，一環(huán)路和二環(huán)路均為一級網(wǎng)；三環(huán)路為換熱站進(jìn)行熱交換后低溫水，經(jīng)過網(wǎng)路最終進(jìn)入用戶的管網(wǎng)，也稱為二級網(wǎng)。整個(gè)供熱系統(tǒng)為三環(huán)制連接方式。本工程根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)定一級熱網(wǎng)供、回水溫度分別為120℃和60℃，二級網(wǎng)供、回水溫度分別為70℃和50℃。如圖1.4所示：圖1.4三環(huán)制連接方式Fig.1.4Threeloopconnectionmethod本工程采用軟化水，通過鈉離子交換器軟化，然后進(jìn)入補(bǔ)水系統(tǒng)，經(jīng)過處理后的補(bǔ)水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34-2010）的補(bǔ)水水質(zhì)要求。各環(huán)路設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表。表1.1各環(huán)路設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表Table1.1Designparameterofeachloop序號回路介質(zhì)供水溫度℃回水溫度℃壓力MPa1一環(huán)路蒸汽由電廠工況確定2二環(huán)路熱水120601.63三環(huán)路熱水70501.01.1.3管網(wǎng)系統(tǒng)布置形狀在我國大部分采用集中供暖的城市中，枝狀管網(wǎng)布置的形式較為常見。它的管網(wǎng)布置形式較為簡單，系統(tǒng)簡單，管徑隨著負(fù)荷量減少而減小，管網(wǎng)造價(jià)低，投資省，運(yùn)行管理方便。但是枝狀管網(wǎng)的后備性差，一旦管道某處發(fā)生故障或泄露，該故障點(diǎn)周圍及以后的熱用戶用熱將受到影響，甚至是停供。對于較小管徑，排除管網(wǎng)故障時(shí)間較短，短時(shí)間的停供不會(huì)對熱用戶造成較大影響，室溫不會(huì)大幅下降，因此，枝狀管網(wǎng)在中小型供熱系統(tǒng)中得到較為普遍的應(yīng)用[48]。多熱源枝狀管網(wǎng)的優(yōu)勢在于安全可靠性高，熱源能夠互為備用，互為補(bǔ)充。由于它同時(shí)具有某些管段熱水流向的不確定性，因此在管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，要通過設(shè)計(jì)狀態(tài)圖和多熱源聯(lián)合運(yùn)行調(diào)節(jié)狀態(tài)來進(jìn)行確定。確保在任何工況下管段流量、管徑、壓力達(dá)到運(yùn)行要求。環(huán)狀管網(wǎng)實(shí)際上是指輸配主管網(wǎng)成環(huán)狀。從熱源到主管網(wǎng)，再到熱用戶的管網(wǎng)仍是枝狀管網(wǎng)。環(huán)狀管網(wǎng)的優(yōu)勢在于它具備很高的后備能力[49]。當(dāng)供熱主管網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過另一方向進(jìn)行供熱。在大型供熱系統(tǒng)中，可以通過多條主管網(wǎng)通向環(huán)狀管網(wǎng)，確保不會(huì)發(fā)生大面積停供，極大的提高了供暖的可靠性。環(huán)狀管網(wǎng)與枝狀管網(wǎng)相比，成本方面投資較高，且運(yùn)行復(fù)雜。對自動(dòng)化控制設(shè)備有較高的要求。1.1.4管網(wǎng)敷設(shè)方式集中供熱管網(wǎng)敷設(shè)主要分為兩類：地上（架空）敷設(shè)和地下敷設(shè)。針對本工程的具體情況，對管網(wǎng)的不同敷設(shè)方式進(jìn)行對比分析綜合考慮熱網(wǎng)的敷設(shè)方式[50]。（1）架空敷設(shè)地上敷設(shè)是將供熱管道敷設(shè)在支架上。多用于郊區(qū)、廠房等。它不易受腐蝕，坡度容易控制，管網(wǎng)配套附件設(shè)備較少，可采用方形補(bǔ)償器等結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。在工程建設(shè)方面，土建工程量小，施工周期短，節(jié)約成本。在熱網(wǎng)運(yùn)行過程中，容易發(fā)現(xiàn)和排除故障隱患。它的缺點(diǎn)是保溫性能較差，由于采用現(xiàn)場保溫，管道的熱損失較大，后期運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)用較大，同時(shí)也影響城市美觀，在城市集中供暖的建設(shè)中已較少采用。（2）地下敷設(shè)直埋敷設(shè)是指將管道敷設(shè)在土壤當(dāng)中，是目前最廣泛采用的敷設(shè)方式。通常分為地溝、直埋和綜合管廊。地下管溝敷設(shè)管溝敷設(shè)是將管道敷設(shè)于地面下的混凝土或磚石砌筑而成的地溝內(nèi)。管溝的敷設(shè)方式雖然能滿足規(guī)劃要求，不影響城市美觀，但是管道保溫性較差，熱損失較高。特別是地下水位較高時(shí)，地溝容易進(jìn)水，對管道及保溫層造成腐蝕破壞，增加管網(wǎng)維護(hù)量，施工周期較長，工程造價(jià)較高。直埋敷設(shè)供熱管網(wǎng)地下敷設(shè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用直埋敷設(shè)。目前，直埋敷設(shè)已經(jīng)是供熱管網(wǎng)主要采用的敷設(shè)方式。直埋敷設(shè)與地溝及高架空敷設(shè)相比，它不需要砌筑地溝，土方量減少，工程量??；采用預(yù)制管道進(jìn)行現(xiàn)場安裝，保證施工進(jìn)度快；具有造價(jià)低，使用壽命長，施工周期短、節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。此外，管網(wǎng)工程占地小，便于與其他管網(wǎng)和設(shè)施相協(xié)調(diào)，在老城區(qū)和管線密集區(qū)敷設(shè)優(yōu)勢尤為明顯。它不影響城市景觀，有利于城市規(guī)劃，是國內(nèi)外積極采用的敷設(shè)方式[51]。因此，本項(xiàng)目推薦采用直埋敷設(shè)方式。直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)相比有許多優(yōu)點(diǎn):①工程總體造價(jià)較低，至少降低一成以上；②熱量損失小，節(jié)約資源，千米溫降為0.1~0.2℃左右；③管道的防腐、絕緣性能好，使用壽命長。④工程量小、施工周期短，有利于環(huán)境保護(hù)和其他市政設(shè)施的建設(shè)?？傊?，直埋與地溝敷設(shè)相比，無論在工程投資、社會(huì)經(jīng)濟(jì)方方面面等，都有著無可替代的作用，因此，管道直埋敷設(shè)在集中供熱建設(shè)中得到了大力推廣。城市綜合管溝城市綜合管溝，又稱共同溝，是指將各類公用管線統(tǒng)一集中在隧道當(dāng)中，并預(yù)留檢修通道的一種方式。城市綜合管溝是未來新興城市區(qū)域建設(shè)的發(fā)展方向。它可以保持路面和美觀，減少對居民出行的造成的不便，完全不會(huì)影響城市交通。城市綜合管溝最大的優(yōu)勢在于避免重復(fù)開挖路面，利于各個(gè)管線的統(tǒng)一管理，方便維修和養(yǎng)護(hù)，便于運(yùn)行管理。但城市綜合管溝工程造價(jià)巨大，一次性基建投資較高。由于它屬于一次性投資，不方便采用分期修建，如果管線較少時(shí)，管溝建設(shè)所占費(fèi)用比重較大，性價(jià)比較低。因此在單獨(dú)建設(shè)供熱熱網(wǎng)工程中極少采用綜合管溝。通過上述分析，針對本工程的具體情況和規(guī)劃部門的要求，原則上采用直埋敷設(shè)。對于高溫?zé)崴芫W(wǎng)采用供水管為有補(bǔ)償、回水為無補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)方式。同時(shí)，預(yù)制直埋保溫管道采用“三位一體”的結(jié)構(gòu)形式，盡量減少固定墩和補(bǔ)償器的設(shè)置，可減少事故發(fā)生，縮短施工周期，節(jié)約投資成本。1.1.5管道材料選擇（1）管材的選取1）管道公稱直徑DN≥250mm，采用螺旋電焊鋼管，GB/T9711-2011，材質(zhì)為Q235B鋼；2）管道公稱直徑DN≤200mm，可采用輸送流體用無縫鋼管，GB/T8163-2008，材質(zhì)為20#鋼；3）對于長輸管道或冷安裝無補(bǔ)償直埋敷設(shè)管道，采用管線鋼，GB/T9711-2011，材質(zhì)為L290鋼。表1.2管道材質(zhì)比較Table1.2Pipelinematerialcomparison鋼管類型鋼號鋼管標(biāo)準(zhǔn)常溫強(qiáng)度指標(biāo)（MPa）許用應(yīng)力（MPa）焊接鋼管Q235BGB/T3091235113無縫鋼管20GB/T8163245130管線鋼L290GB/T9711290138（2）管道壁厚的選取1)管道理論計(jì)算壁厚的計(jì)算公式[52]為：（1.1）式中：[σ]jt—管道在計(jì)算溫度下的基本許用應(yīng)力；DW—管道外徑(mm)；S1—管子理論計(jì)算壁厚(mm)；η—縱向焊縫減弱系數(shù)：取1.0P—管道的設(shè)計(jì)壓力：取1.6MPa。管道的計(jì)算壁厚：（1.2）式中：Sjs—管道的計(jì)算壁厚(mm)C—管道壁厚附加值，取0.8(mm)1.2直埋敷設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.1.1試壓標(biāo)準(zhǔn)供熱管道及附屬設(shè)備應(yīng)在工程施工前進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。根據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為1.5倍的設(shè)計(jì)壓力，嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力為1.25倍設(shè)計(jì)壓力，且不得低于0.6MPa。管道安裝完畢后，進(jìn)行100%無損探傷，檢驗(yàn)等級為B級。直埋管道接頭保溫之前應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)[53]。本工程可采用分段施工，是呀采取整體試壓。檢查井及直埋管槽中應(yīng)有可靠的排水系統(tǒng)，以保證被試壓管道一旦泄露，管道及閥門井室不被淹沒。本工程應(yīng)采用潔凈水進(jìn)行試驗(yàn)。嚴(yán)密性試驗(yàn)前應(yīng)具備齊全的相關(guān)材料和設(shè)備資料；管道應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且外觀無明顯錯(cuò)誤；相關(guān)組件等已進(jìn)行拆除；管道自由端加固安全可靠。進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，室外溫度小于5℃，應(yīng)做保溫防凍措施；當(dāng)溫差大于100℃時(shí)，應(yīng)做好必要的安全措施，以避免發(fā)生事故[54]。試驗(yàn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)出現(xiàn)滲漏時(shí)，禁止實(shí)施帶壓處理。待故障消除后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后填寫記錄表。水壓試驗(yàn)方法及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見下表。表1.3水壓試驗(yàn)的方法及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)Table1.3Hydraulictestmethodsandqualityinspectionstandards序號項(xiàng)目試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)范圍1強(qiáng)度試驗(yàn)分段管道端頭宜在固定支墩處或采取加臨時(shí)固定支墩的措施，升壓到1.5倍設(shè)計(jì)壓力1.4MPa后，在穩(wěn)壓的10分鐘無滲漏、無壓降。管道內(nèi)壓力降至設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，穩(wěn)壓30分鐘為合格。各試驗(yàn)段2嚴(yán)密性試驗(yàn)管道內(nèi)升壓到1.0MPa，當(dāng)壓力趨于穩(wěn)壓后，檢查管道、焊縫、管道附件及設(shè)備等無滲漏，固定支架無明顯的變形等全段管網(wǎng)及站內(nèi)穩(wěn)壓時(shí)間為1h，前后壓降不大于0.05Mpa，即為合格1.1.2沖洗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)管網(wǎng)的沖洗應(yīng)在試運(yùn)行前進(jìn)行，管道水壓試驗(yàn)合格后，應(yīng)進(jìn)行全系統(tǒng)的水沖洗。沖洗應(yīng)按先主干管、后支干管、再分支管的次序，分別進(jìn)行。由于本工程管網(wǎng)管徑大，線路長，因此沖洗采用閉式循環(huán)、分段沖洗。一般情況下，管內(nèi)沖洗水的平均流速不應(yīng)低于1m/s，以保證殘存在管道中的雜物在沖洗時(shí)能沖到管道的低點(diǎn)泄水短管處順利排出。沖洗方法及過程如下：首先保持管網(wǎng)全部充滿水的狀態(tài)；打開循環(huán)泵，進(jìn)行反復(fù)沖洗，多次循環(huán)粗沖洗；換水再次進(jìn)行循環(huán)；最后進(jìn)