城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

陳博

摘 要： 寒冷地區(qū)的供暖是人們生活的必備條件，供熱行業(yè)是我國基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，與我們的生活聯(lián)系十分緊密。隨著發(fā)展綠色社會、節(jié)能社會理念的不斷深化，城市對于集中供熱的需求越來越高，城市居民也逐漸習(xí)慣了集中供熱的模式，在城市中建設(shè)熱源通過供熱管網(wǎng)、熱交換站等向城市用戶提供熱能，取代了地區(qū)分散式小鍋爐、小煤爐的采暖方式，不僅清潔了環(huán)境，提高了供熱效率，對城市的統(tǒng)一建設(shè)發(fā)展也具有很大推動作用，在供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，供熱管網(wǎng)的規(guī)劃是一項(xiàng)十分重要的工作，本文就某工程為例，簡要分析城市集中供熱管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)問題。

關(guān)鍵詞： 城市；集中供熱；管網(wǎng)；規(guī)劃

1.供熱項(xiàng)目建設(shè)概況

根據(jù)《額敏縣城總體規(guī)劃》，北城區(qū)為額敏縣的行政辦公、商業(yè)金融、文教醫(yī)療、生活居住等功能分區(qū)，無工業(yè)和倉儲用地。額敏縣近期供熱需求大部分為新建建筑，現(xiàn)狀較少非節(jié)能樓房將在近期進(jìn)行節(jié)能改造完畢。另有部分少量平房由近期內(nèi)的棚戶區(qū)改造逐步置換為樓房。根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)匯總，近期建筑面積為365萬㎡，人均建筑面積約為48㎡，遠(yuǎn)期建筑面積為549萬㎡，人均建筑面積約為47.5㎡，其中近期集中供熱面積為336萬㎡，平均采暖普及率92%，遠(yuǎn)期集中供熱面積為549萬㎡，采暖普及率100%。

2.城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢

2.1對大氣環(huán)境污染少，提高了居民生活水平。集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)取代了分散式燃煤小鍋爐房供熱，熱能利用效率更高，集中供熱的鍋爐容量較大，技術(shù)先進(jìn)，燃料燃燒充分，降低了煙塵排放量，對保護(hù)大氣環(huán)境有積極的作用，另外通過綜合利用灰渣，能夠有效減少固體污染物排放量，同時還能夠節(jié)約大量的燃煤能源。

2.2供熱效率高，供熱調(diào)節(jié)靈活性強(qiáng)。城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)可以采取中央控制調(diào)節(jié)的方式運(yùn)行，熱網(wǎng)會根據(jù)供熱介質(zhì)的溫度、流速等因素進(jìn)行調(diào)整，確保供熱狀態(tài)科學(xué)合理，不受外界溫度變化影響，這樣既能夠滿足用戶供熱需求，又可以合理利用資源，降低熱網(wǎng)運(yùn)行成本。而供暖設(shè)備的噪音較低，離居民的生活地較遠(yuǎn)，不會影響居民的生活環(huán)境。

2.3 自動化程度高。現(xiàn)代城市的集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)采用自動化控制，設(shè)備運(yùn)行更加智能、靈活、可操控性強(qiáng)，節(jié)省了大量的人力資源，并且系統(tǒng)運(yùn)行可靠，故障率低，能夠很好的保證供熱管網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2.建設(shè)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的意義

集中供熱工程的建設(shè)不僅能滿足新增建筑負(fù)荷，也對將來縣城的建設(shè)發(fā)展給于穩(wěn)定的熱源，同時它也是提高能源利用率、減少能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益、減少經(jīng)濟(jì)支出的有效途徑和重要手段。是現(xiàn)代化城鎮(zhèn)必不可缺的基礎(chǔ)設(shè)施，也是城鎮(zhèn)公用事業(yè)的一個重要組成部分。額敏縣縣城內(nèi)現(xiàn)有的供熱設(shè)施，對縣城規(guī)劃發(fā)展形成制約條件?？h城現(xiàn)有熱源已無法滿足新增負(fù)荷需求，現(xiàn)有熱網(wǎng)覆蓋面有限，亟待擴(kuò)展。集中供熱設(shè)施會隨著負(fù)荷發(fā)展越發(fā)顯的不足從而限制縣城的發(fā)展。因此，對額敏縣城集中供熱工程的建設(shè)，不僅勢在必行，而且非常迫切。它既符合居民的生活需求以及縣城的發(fā)展需要，也符合當(dāng)前國家的節(jié)能和環(huán)保政策，所以意義重大而深遠(yuǎn)。

3.供熱管網(wǎng)管道規(guī)劃

本次集中供熱采用間接供熱形式，故設(shè)置管網(wǎng)時，一級熱網(wǎng)管道主干管按遠(yuǎn)期（2030年）的規(guī)劃負(fù)荷設(shè)定管徑，接往各換熱站的支管按各站規(guī)劃最大供熱負(fù)荷量設(shè)定管徑。本次設(shè)計(jì)的每個換熱站的供暖半徑不宜過長，且其供熱范圍也盡可能按街區(qū)圈定。各換熱站均按近期（2018年）規(guī)劃的負(fù)荷量配置設(shè)備，并預(yù)留一定的擴(kuò)容空間。在將來的發(fā)展中，如果某片區(qū)的負(fù)荷發(fā)展總量超出了其換熱站的最大供熱量，屆時可以選擇合適的地點(diǎn)增設(shè)新的換熱站以滿足供暖需求。這樣做既節(jié)省投資，又可以隨縣城未來的發(fā)展情況作靈活的調(diào)整，從而避免盲目布設(shè)管線，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)規(guī)范CJJ34-2010、J216-2002中第4.1.1條規(guī)定，本工程采用熱水作為熱介質(zhì)。

4.供熱管網(wǎng)布置形式

本項(xiàng)目的供熱范圍較大，因此熱網(wǎng)采用間接供暖型式。本項(xiàng)目的熱負(fù)荷為單一的采暖負(fù)荷，當(dāng)?shù)厮|(zhì)需要軟化處理，且供熱系統(tǒng)采用間接供熱，鍋爐設(shè)計(jì)供水溫度130℃，故熱力網(wǎng)采用雙管制閉式系統(tǒng)。由于鍋爐房位置及縣城周邊環(huán)境的限制，同時考慮到近期一級管網(wǎng)的供熱規(guī)模有限，所接換熱站也不多，故本次設(shè)計(jì)的一級熱網(wǎng)管道均按枝狀布置，管網(wǎng)總長度相對較短，節(jié)約了工程成本。

5.供熱管網(wǎng)的敷設(shè)

本項(xiàng)目管溝敷設(shè)的高溫?zé)崴艿肋x用高頻螺旋焊接鋼管，材質(zhì)不應(yīng)低于Q235-B標(biāo)準(zhǔn)，均采取無補(bǔ)償直埋敷設(shè)的方式，此方式管溝挖方量、填方量都比較小，同時降低了管溝砌筑量以及節(jié)省了大量的預(yù)制蓋板，還減少了大量的伸縮器及伸縮器井的設(shè)置，使工程總造價大大降低，相比較于地溝敷設(shè)方式降低了30～40%，雖然此種敷設(shè)方式在管道保溫方面的要求比較高，材料造價有所提升，但是總體看來，無補(bǔ)償直埋敷設(shè)的方式簡化了施工，在總體造價上有縮減優(yōu)勢。

6.管道保溫

保溫層及外保護(hù)殼的制作質(zhì)量直接影響到熱網(wǎng)管道的使用年限及運(yùn)行節(jié)能效果。為保證保溫層的制作質(zhì)量，避免厚薄不勻、氣泡空腔等現(xiàn)象，要求：本次工程所用管道均采用預(yù)制成品保溫管。

（1）保溫材料的選定

目前，管道保溫材料均采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，它的保溫效果較好，還具有一定的防水性和抗壓強(qiáng)度。因此，本工程中的熱網(wǎng)管道均采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料作為保溫材料。

聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料的技術(shù)參數(shù)：

平均孔徑：≤0.5mm閉孔率：≥88% 密度：60kg/m3-80 kg/m3

抗壓強(qiáng)度：≥0.3MPa 導(dǎo)熱系數(shù)：50℃ ≤0.033W/M？K

（2）保溫層的外保護(hù)殼的選定

目前常用的外保護(hù)殼有三種材質(zhì)：①硬聚氯乙烯保護(hù)殼（俗稱黃夾克）；②高密聚乙烯套筒保護(hù)殼；③玻璃鋼保護(hù)殼。其中，硬聚氯乙烯保護(hù)殼和高密聚乙烯套筒保護(hù)殼造價相近，玻璃鋼保護(hù)殼造價較前兩種保護(hù)殼低約10～15%；在性能上，前兩種保護(hù)殼較玻璃鋼保護(hù)殼強(qiáng)度高、耐久性較長，故使用壽命更長。

綜上所述，本工程中熱網(wǎng)管道的外保護(hù)殼采用高密聚乙烯套筒保護(hù)殼。

7.管道伸縮器

現(xiàn)有熱網(wǎng)管道雖然采用了無補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式，但由于當(dāng)?shù)亟值赖妮椛錉詈铜h(huán)狀布局，熱網(wǎng)管道在沿道路布設(shè)時，在一些特殊部位采取了必要的保護(hù)措施，設(shè)置了相應(yīng)的補(bǔ)償器裝置，其補(bǔ)償器選用的是波紋管式伸縮器，型號：采用RZ16型（內(nèi)壓軸向型），工作壓力：1.6 MPa，工作溫度：150℃。這種伸縮器雖然價格較高，但在使用過程中不會漏水，運(yùn)行中一般不需檢修，只需定期檢查其有無損傷。

因此本次設(shè)計(jì)的熱網(wǎng)管道，在一些必須采取保護(hù)措施的部位，也選用波紋管式伸縮器，這樣既便于運(yùn)行維護(hù)管理，又可減少運(yùn)行檢修費(fèi)用，減少熱水漏失量，從而減少大量熱損失和軟化水損耗，利于提高熱網(wǎng)運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

集中供熱工程關(guān)系到人民群眾的冷暖以及社會的穩(wěn)定，也是完善城市建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃對于整個供熱系統(tǒng)來說是重要的一環(huán)，由于管網(wǎng)埋于地下，大范圍的施工必然會給周邊建筑與居民生活帶來不便，而且檢修維護(hù)也頗費(fèi)工力，因此在設(shè)計(jì)之初，就要做好管網(wǎng)的規(guī)劃工作，充分考慮管網(wǎng)的使用性能、降低施工難度、減少工程成本，確保管網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與生態(tài)效益，進(jìn)一步推動城市集中供熱事業(yè)的發(fā)展?！?/p>

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