強(qiáng)化北方城市集中供熱設(shè)計(jì)的思考分析

董廣武+王強(qiáng)

摘 要 現(xiàn)如今，我國的經(jīng)濟(jì)在快速地發(fā)展，居民的生活質(zhì)量有了顯著地提高，對于城市集中供熱而言，由于其自身的環(huán)境影響較低、供熱范圍廣、易被控制以及能源利用率高等優(yōu)勢而得到了很好的發(fā)展。在普及城市集中供熱時(shí)，對于室內(nèi)采暖系統(tǒng)而言，其也采取了熱計(jì)量，但是，隨之而來也出現(xiàn)了一些問題，故而，在設(shè)計(jì)城市集中供熱時(shí)，要求也就更高。在設(shè)計(jì)供熱管網(wǎng)時(shí)，不可避免的會出現(xiàn)技術(shù)問題，文章針對幾個(gè)技術(shù)問題展開了研究。

關(guān)鍵詞 北方城市；集中供熱；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0151-02

對于城市供熱系統(tǒng)而言，其有著很多的特點(diǎn)，具體有分支多、熱用戶的分布區(qū)域廣等。在設(shè)計(jì)城市的熱力管網(wǎng)時(shí)，要充分的對系統(tǒng)的安全性以及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考慮。在開展規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，若想要使要幾條輸配主干線有很好的布置，則要按照熱源位置、熱用戶分布以及城市規(guī)模來實(shí)施，在此過程中，若想要使不同的主干線得到逐步的完善，則要以供熱能力以及熱用戶情況為基礎(chǔ)，這樣在發(fā)展不確定熱用戶時(shí)才可以與之相適應(yīng)。一條干管若供熱能力不夠，則在對相鄰干管進(jìn)行敷設(shè)時(shí)，需要對其的供熱能力進(jìn)行加大，這樣供熱管網(wǎng)的輸配能力才可以達(dá)到最優(yōu)化，和環(huán)狀管網(wǎng)相比，無需利用較大管道的埋入去等負(fù)荷的對熱用戶進(jìn)行確定。

1 對水力平衡元件進(jìn)行推廣使用，進(jìn)而對水輸送系數(shù)進(jìn)行提高

在供熱系統(tǒng)中，若想要把熱媒介質(zhì)給各用戶進(jìn)行輸送，則利用的就是閉式管路系統(tǒng)。若一個(gè)供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)是合理的，而且可以根據(jù)設(shè)計(jì)工況進(jìn)行運(yùn)行，則各用戶應(yīng)當(dāng)都可以對相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行獲得，這樣才可以和其負(fù)荷要求相符合。但是，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，因?yàn)樗ζ胶庠娜狈?，其作用是對環(huán)路剩余壓頭進(jìn)行消除，故而，大多數(shù)管網(wǎng)系統(tǒng)中的近段環(huán)路在對剩余壓頭實(shí)施消除時(shí)，可以利用的只有管線的管徑所發(fā)生的變化，但是，對于目前管網(wǎng)上的控制閥門而言，其既沒有調(diào)節(jié)功能，也無法對流量進(jìn)行顯示的，這樣就無法根據(jù)設(shè)計(jì)要求對末端用戶和部分環(huán)路的流量進(jìn)行輸配。若供熱系統(tǒng)存在冷熱不均的現(xiàn)象以及出現(xiàn)熱力失調(diào)的狀況，則主要的原因就是系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)的現(xiàn)象，也就是沒有均勻的對流量進(jìn)行分配。一旦熱力工況失調(diào)，運(yùn)行方式就會變?yōu)椤靶夭?，大流量”。但是，事?shí)上，從根本上來說，大流量運(yùn)行方式是無法對系統(tǒng)中水力的失調(diào)進(jìn)行消除的，只會增加能耗。也就是說，大水泵是大流量的條件，這樣就會對電耗有所增加，同時(shí)還會導(dǎo)致大熱源的出現(xiàn)，進(jìn)而熱源的運(yùn)行就會出現(xiàn)低負(fù)荷的現(xiàn)象，熱源熱效率也會有所降低。對于管網(wǎng)而言，其只能小溫差運(yùn)行，但是，這樣輸送能耗就會有所增加，散熱器的散熱功效也會受到影響。

另外，系統(tǒng)的可調(diào)性也會由于大流量而有所降低，即若系統(tǒng)有過大的流量，對于近端多余的流量則無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以也就無法在末端出現(xiàn)，這時(shí)若回水溫度過高，則就是假象，一旦發(fā)生這樣的情況，對于整個(gè)供熱系統(tǒng)而言，其熱耗就會增加，輸水系統(tǒng)的熱效率也會出現(xiàn)下降的狀況。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要計(jì)算采暖系統(tǒng)的水力平衡，這樣各環(huán)路的水量才會滿足設(shè)計(jì)要求。在建筑物入口和室外各環(huán)路處的采暖供水管路上，要對平衡閥或者其他的水力平衡元件進(jìn)行安裝，同時(shí)還要對水力平衡進(jìn)行調(diào)試。為了很好的對管網(wǎng)進(jìn)行初調(diào)節(jié)，需要在各熱力入口處和一、二次管網(wǎng)各分支處對平衡調(diào)節(jié)閥進(jìn)行裝置，需要其調(diào)節(jié)性能較好，這樣各環(huán)路水量才能對設(shè)計(jì)要求進(jìn)行滿足。眼下，市場上主要有兩種水力平衡元件，即自動調(diào)節(jié)閥和手動調(diào)節(jié)閥，要具體的根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行選用。

2 熱力管網(wǎng)中波紋管補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

對于敷設(shè)熱力管網(wǎng)而言，補(bǔ)償器是有著非常重要的作用的，其可以對管道的安全運(yùn)行進(jìn)行保證。由于波紋管補(bǔ)償具有不易滲漏、流動阻力小、占地面積小、節(jié)省鋼材、重量輕以及體積小等優(yōu)勢，故而，其已經(jīng)逐漸占據(jù)至關(guān)重要的位置，同時(shí)也很有發(fā)展前景。眼下，在制造波紋管時(shí)，在突破傳統(tǒng)的材料以及工藝的基礎(chǔ)上以高彈性金屬管為材料，其被滾壓一次后就能成型，同時(shí)采取多層金屬結(jié)構(gòu)，這樣就可以對其承壓能力和補(bǔ)償能力進(jìn)行提高，如果在對波紋管補(bǔ)償進(jìn)行制造時(shí)對新技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，那么在熱力管網(wǎng)中可以更加可靠安全的進(jìn)行應(yīng)用。

雖然波紋補(bǔ)償器的優(yōu)勢有很多，但是也無法忽視其劣勢。比如軸向型波紋補(bǔ)償器，其具有設(shè)備投資高、管壁較薄無法對扭力進(jìn)行承受以及對主固定支架形成壓力推力等。大部分的設(shè)計(jì)人員在認(rèn)識波紋補(bǔ)償器時(shí)并不周到，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，無論是選定補(bǔ)償管系還是計(jì)算都存在不合理的現(xiàn)象。根據(jù)位移形式對波紋管補(bǔ)償器進(jìn)行分類，主要有角向、橫向和軸向三種，每一種都存在著自身的優(yōu)勢和劣勢，因此，在對波紋補(bǔ)償器進(jìn)行選用時(shí)，要以使用條件的不同為基礎(chǔ)，這樣就使波紋補(bǔ)償器的正常工作有了保障，同時(shí)還要合理經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行選型。

3 熱力管道的直埋敷設(shè)

對于供熱管網(wǎng)的直埋敷設(shè)而言，由于其具有保溫性能好、施工周期短、工程造價(jià)低以及占地面積小等優(yōu)勢，故而，在實(shí)際的工程中被廣泛的應(yīng)用。和管溝敷設(shè)或者架空相比，熱水管道直埋可以使供熱管道的保溫結(jié)構(gòu)直接的和周圍土壤進(jìn)行接觸，從而管道在熱脹冷縮時(shí)就會被土壤摩擦力限制，此時(shí)，管道的狀態(tài)為錨固，同時(shí)在熱脹冷縮時(shí)會對位移勢能進(jìn)行形成，管道壁對其進(jìn)行了儲存，導(dǎo)致管道受力的復(fù)雜化。在對管道進(jìn)行直埋敷設(shè)時(shí)，主要有三種手段，具體為有補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)、無補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)以及一次性補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)。目前，在所有的敷設(shè)方式中，應(yīng)用最多的就是有補(bǔ)償直埋，由于其可以比較方便的進(jìn)行施工。在實(shí)際施工時(shí)，安放補(bǔ)償器時(shí)要盡量的對合理性進(jìn)行保持，這樣，對于管道補(bǔ)償器而言，其各分段長度才可以和最大的安裝長度相接近。對于無補(bǔ)償直埋敷設(shè)來說，其作為“冷緊”式直埋中的一類，具體的工藝過程為：在完成焊接管道的工作后，預(yù)熱管道使其出現(xiàn)變形，這樣一部分的熱應(yīng)力就可以被釋放出來，接著對管溝進(jìn)行回填夯實(shí)，對管道進(jìn)行嵌固時(shí)運(yùn)用土壤摩擦力。而且，其工程造價(jià)是最低的，因?yàn)椴恍枰獙ρa(bǔ)償器及固定支墩進(jìn)行裝設(shè)。但是，施工卻是比較復(fù)雜的，而且在預(yù)熱管線時(shí)，管線中只有熱態(tài)應(yīng)力水平會發(fā)生改變，并不能使其的全補(bǔ)償值發(fā)生改變。一次補(bǔ)償直埋敷設(shè)也是“冷緊”式直埋中的一類，具體的工藝過程為：在完成焊接管道后回填溝槽，接著預(yù)熱管道從使管道熱伸長，這樣一次性補(bǔ)償器才可以進(jìn)行吸收，同時(shí)快速的把一次性補(bǔ)償器外殼及管道焊死，避免再次進(jìn)行伸縮，完成預(yù)熱后，溫降會導(dǎo)致管道形成熱應(yīng)力，并以拉應(yīng)力表現(xiàn)出來，在管道再次受熱時(shí)，就能對所形成的熱應(yīng)力進(jìn)行抑制。

供熱管網(wǎng)的直埋敷設(shè)要注意：盡量使直埋管道保持直線敷設(shè)，并使管道的自然彎曲在5°內(nèi)；對于主干線引出來的分支干線，要設(shè)置“Z”形彎管和“L”形彎管；對于水平彎管處而言，其應(yīng)力是比較集中的，故而就有較大的受力，應(yīng)對彎頭的曲率半徑進(jìn)行加大、對彎頭壁厚進(jìn)行增加；對于土壤下沉性大于等于二級的地區(qū)，要對直埋敷設(shè)采取一定的辦法。

4 結(jié)束語

對于熱力管線工程來說，其能否正常運(yùn)行是直接和居民的生活質(zhì)量有關(guān)系的，在設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持安全適用、經(jīng)濟(jì)合理以及技術(shù)先進(jìn)的原則。設(shè)計(jì)管網(wǎng)、制造和安裝管道以及啟動運(yùn)行管網(wǎng)，這些對于一項(xiàng)系統(tǒng)工程而言，每個(gè)環(huán)節(jié)都對工程的成敗有直接的影響。

參考文獻(xiàn)

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