供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析

張曉蕾

摘?要：通過科學(xué)的供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，人們可以確定熱負(fù)荷指標(biāo)，明晰熱負(fù)荷分類，編制出合理的供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。關(guān)于管道設(shè)計(jì)圖紙、系統(tǒng)運(yùn)行水壓圖等，人們都應(yīng)根據(jù)供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和敷設(shè)，通過城市供熱循環(huán)系統(tǒng)的測(cè)算，得到精確的數(shù)據(jù)，為保證供熱管網(wǎng)運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：市政供熱;供熱管網(wǎng);管網(wǎng)設(shè)計(jì)

引?言：城市小區(qū)供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與敷設(shè)既保證了對(duì)居民的冬季供熱需求，也有助于提高城市居民的生活質(zhì)量，居住幸福感和滿意程度。做好城市小區(qū)供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與敷設(shè)工作是確保供熱管網(wǎng)系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行的首要前提。當(dāng)下我國(guó)城市集中供熱管網(wǎng)在設(shè)計(jì)施工上依然存在一定的問題，從而造成了不必要的能源損耗與浪費(fèi)，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)整個(gè)城市集中供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)施工及優(yōu)化研究，通過對(duì)集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，降低能源消耗，提升供熱經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)城市實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

一、市政熱力管道概述

1.市政熱力管道工程的設(shè)計(jì)原則

市政熱力管道工程的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34-2010）和《發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)程》（DL/T5366-2014）等規(guī)定。設(shè)計(jì)階段，人們要掌握相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程，遵從熱網(wǎng)設(shè)計(jì)的原則，進(jìn)行熱力工程設(shè)計(jì)。其主要對(duì)象是熱源至熱用戶之間的供熱管網(wǎng)，適用范圍為：熱水管道不能大于2.5MPa，溫度不能大于150℃，蒸汽管道的壓力不能大于1.6MPa，溫度不能大于350℃[1]。

2.市政熱力管道布置類型

供熱管線布置類型分為地下敷設(shè)和地上敷設(shè)兩種方式。①地下敷設(shè)。這種方式不影響城市交通和市容，是城市供熱廣泛采用的敷設(shè)方式。地下敷設(shè)又分為有溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)。有溝敷設(shè)是指，供熱管道敷設(shè)在地溝內(nèi)，管道本身不承受外界荷載。直埋敷設(shè)是指，管道直接埋設(shè)于土壤之中，無地溝，管道本身直接承受外界荷載，造價(jià)低，施工簡(jiǎn)便，是一種有發(fā)展前途的敷設(shè)形式。②地上敷設(shè)。也稱架空敷設(shè)，其造價(jià)便宜，維修方便，多用于工業(yè)區(qū)、郊區(qū)、地下水位高、永久凍土區(qū)、濕陷性土壤區(qū)等地質(zhì)構(gòu)造特殊的地區(qū)，以及跨越鐵路、公路、河流等地段。多數(shù)設(shè)專用支架。根據(jù)支架高度不同，分為高支架、中支架、低支架和地面敷設(shè)。高支架的高度在4.5米以上，一般在跨越公路、鐵路等障礙物時(shí)采用;中支架高度為3米左右，在一般工業(yè)區(qū)內(nèi)采用;低支架高度為0.5-1米左右，在城郊空曠地區(qū)或工業(yè)區(qū)沿工廠圍墻敷設(shè)是采用;地面輻射是利用管枕將管道墊起，和地面保持一定的間隙作排水用，只在地面相當(dāng)平整時(shí)采用。

二、城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

1.有效降低熱能損失。

就城市供熱管網(wǎng)來分析，其往往選用集中的供熱模式來開展管網(wǎng)運(yùn)行，而集中供熱模式視角下的管網(wǎng)運(yùn)行，可以依托相關(guān)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步依據(jù)室內(nèi)外氣溫對(duì)內(nèi)部介質(zhì)溫度及流量等予以調(diào)控，最終保證供熱溫度符合要求。集中供熱模式一方面可以精準(zhǔn)的采集用戶的取暖要求另一方面還可以確保能源的合理配置，經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益明顯。除此之外，集中供熱管網(wǎng)的運(yùn)行也離不開計(jì)量表的設(shè)計(jì)，依據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)的計(jì)量表可以對(duì)供熱管網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)施有效的監(jiān)管。

2.有效減少運(yùn)行污染。

城市集中供熱管網(wǎng)的另一大優(yōu)勢(shì)在于節(jié)能環(huán)保性強(qiáng)，分析其原因，主要在于集中供熱管網(wǎng)的熱源集中且運(yùn)行方式合理，對(duì)于鍋爐具備極高的利用率，同時(shí)還可以有效的運(yùn)用余熱，進(jìn)而極大程度的避免了熱量的損失。與此同時(shí)，城市集中供熱管網(wǎng)中使用的鍋爐規(guī)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般鍋爐房中配置的鍋爐，而大規(guī)格的鍋爐能夠更加有效的實(shí)現(xiàn)能源的運(yùn)用。除此之外，隨著管網(wǎng)技術(shù)的日新月異，對(duì)于廢料廢渣的再利用也逐步興起，一方面有效的減少了城市集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行中帶來的污染，另一方面通過廢料再利用拓展了供熱管網(wǎng)熱能的來源。

三、城市集中供熱管網(wǎng)的不足

1.管網(wǎng)布局全局性欠佳。

城市建設(shè)隨著時(shí)代發(fā)展也在日新月異，然而現(xiàn)階段部分城市集中供熱管網(wǎng)在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中卻缺乏全局性以及整體性，沒有很好的從整體規(guī)劃的角度開展管網(wǎng)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致后續(xù)的管網(wǎng)無法與建成管網(wǎng)有機(jī)融合，在一定程度上阻礙了城市化的進(jìn)程。

2.過于偏重靜態(tài)運(yùn)行。

現(xiàn)階段的部分城市集中供熱管網(wǎng)在運(yùn)行方面過于偏重靜態(tài)，主要依賴于一些固化的調(diào)節(jié)模式，而未能充分考慮管網(wǎng)存在的熱惰性，進(jìn)而引發(fā)了諸多的熱能損失。

四、城市集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.管徑設(shè)計(jì)優(yōu)化

城市集中供熱管網(wǎng)的管徑對(duì)于整體供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)載能力和供熱效率有著直接的影響，因此需要做好對(duì)其的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使得供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)載能力和供熱效率得到有效的提升。在實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合實(shí)際，確定管徑最大值。與此同時(shí)，由于供熱管網(wǎng)直徑具有一定的離散性，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要做好多種不同管徑的組合，保證管徑控制在科學(xué)合理范圍內(nèi)。不同管段的管徑之間，設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)應(yīng)依照管段理論流量與比壓降大小來確定，流量大小則由實(shí)際熱負(fù)荷需求來決定，因此在實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要準(zhǔn)確核算不同管段實(shí)際熱負(fù)荷，以此為依據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)管網(wǎng)負(fù)載能力，并預(yù)留一定的富余，為后續(xù)的擴(kuò)容奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還應(yīng)具有一定的前瞻性，能夠跟得上城市發(fā)展規(guī)劃的腳步，以滿足不斷增長(zhǎng)供熱負(fù)荷需求。在充分考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下，做好管網(wǎng)直徑的優(yōu)化，可以有效避免不必要的重復(fù)性投入，提升資源利用率，滿足人們的供熱需求同時(shí)，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)成效。

2.管網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化

伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)的普及，各種高精度智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為了可能，對(duì)于集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化也帶來了空前的機(jī)遇。供熱管網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，很難完全避免能源浪費(fèi)與損耗，但通過對(duì)城市集中管網(wǎng)供熱優(yōu)勢(shì)加以充分利用，并在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用當(dāng)下的智能技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，能夠有效的將管網(wǎng)運(yùn)行帶來的能源浪費(fèi)與損耗降至最低，通過將熱工科技術(shù)和現(xiàn)代智能技術(shù)相融合，從而促使整個(gè)供熱管網(wǎng)運(yùn)行效率得到顯著提升，減少了不可控因素對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行帶來的不利影響，同時(shí)也為供熱管網(wǎng)精細(xì)化管理實(shí)現(xiàn)提供了可能。當(dāng)下在管網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化上，還需要建立完善規(guī)范的操作流程和管理體系輔以必要的支撐，同時(shí)滿足硬件與軟件設(shè)施配套要求，才能促使整個(gè)供熱管網(wǎng)運(yùn)行方式得到有效的優(yōu)化與發(fā)展。

3.補(bǔ)償器優(yōu)化設(shè)計(jì)

補(bǔ)償器是集中供熱管網(wǎng)高溫加熱系統(tǒng)重要的一部分，在補(bǔ)償器數(shù)量確定上，主要考慮管道安全補(bǔ)償補(bǔ)償器的最大溫度變形以及管道自身強(qiáng)度、固定墩推力等因素帶來的影響，科學(xué)合理的實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器數(shù)量的確定。在針對(duì)補(bǔ)償器的選型及優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合管道實(shí)際設(shè)計(jì)形式以及管道所在的位置來確定，當(dāng)下幾種比較常用的管道補(bǔ)償器主要包含以下幾種，如方形補(bǔ)償器、套筒補(bǔ)償器、波紋補(bǔ)償器與旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器等。在進(jìn)行補(bǔ)償器優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要做好補(bǔ)償器的設(shè)置布局，以實(shí)際補(bǔ)償器的跨度位置來進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)最終的計(jì)算結(jié)果，來確定管架支撐間距，以防止發(fā)生長(zhǎng)距離管道運(yùn)動(dòng)致使整體管道運(yùn)行遭受影響。

五、供熱管網(wǎng)施工措施

供熱管網(wǎng)施工過程中需要注意的問題施工是設(shè)計(jì)的具體體現(xiàn)，供熱管網(wǎng)施工質(zhì)量的好壞直接影響到供熱管網(wǎng)的供熱效能和使用壽命，這就要求全體施工技術(shù)人員和施工管理人員，務(wù)必要嚴(yán)格遵守相關(guān)的國(guó)際施工規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，

1.施工前的準(zhǔn)備階段

施工前需要對(duì)供熱管網(wǎng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)預(yù)案及預(yù)算進(jìn)行校核，確保其在理論上的可行性。具體而言，需要做到以下幾個(gè)方面。第一，要做好施工組織設(shè)計(jì)工作。涉及到對(duì)施工工藝、施工技術(shù)、施工原料、工期劃分、進(jìn)度安排所有施工環(huán)節(jié)。第二，要做好供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的質(zhì)量驗(yàn)收工作。對(duì)于設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的管道、部件、閥門、建材等要完全按照貨單要求、逐一核實(shí)，并邀請(qǐng)相關(guān)的施工技術(shù)人員校對(duì)施工部件的尺寸、規(guī)格等信息，確保所用建材能夠完全滿足項(xiàng)目施工要求。第三，要做好對(duì)整個(gè)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)及施工的預(yù)算工作，避免資金濫用，合理優(yōu)化建材資源配置。

2.地溝式管網(wǎng)敷設(shè)技術(shù)

以通行式地溝管道敷設(shè)方式為例，要選擇型鋼作為管線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)支架，根據(jù)供熱管線安裝的設(shè)計(jì)需要，合理確定支架的安裝坡度。在安裝型鋼支架過程中，要做到平直牢固，對(duì)于多層管道工況，要先從最下面一層開始安裝，逐層進(jìn)展。在地溝管網(wǎng)焊接工作上，要注意精確定位焊接位置，以此來保證焊接質(zhì)量及焊接面的齊整度。在管線安裝過程中，倘若出現(xiàn)管線伸縮等情況，需要相關(guān)施工技術(shù)人員做好預(yù)拉伸工作，以確保管線之間的有效銜接。

3.直埋管網(wǎng)敷設(shè)技術(shù)

在直埋管網(wǎng)施工過程中，需要注意以下四點(diǎn)。第一，要嚴(yán)格審核建材及管材質(zhì)量，確保其質(zhì)量完全達(dá)標(biāo)，絕對(duì)禁止出現(xiàn)管道破損、銹蝕等情況。此外，供熱管線在正式鋪設(shè)之前，還必須對(duì)管材進(jìn)行加工清理，特別是在管道焊接兩端的V形破口內(nèi)部常會(huì)有雜質(zhì)，要提前清理，確保焊接面整潔干凈。第二，對(duì)鋪設(shè)好的供熱管道系統(tǒng)要采取相應(yīng)的保護(hù)性措施，用來保護(hù)管道免遭損壞，延長(zhǎng)管道的使用壽命，減少管道的維修次數(shù)。目前，應(yīng)用較為成熟的供熱管道外加保護(hù)措施有外加鋼筋混凝土管，在供熱管道一定管線距離內(nèi)設(shè)置檢查井和排水排氣裝置，用以敷設(shè)好的供熱管線系統(tǒng)的檢修與維護(hù)。第三，在進(jìn)行溝內(nèi)吊裝下管工作時(shí)，要提前在溝內(nèi)管道間的接口處挖設(shè)工作坑，工作坑的深度要控制在管道低段200mm以下的位置。在焊接管道之間的接口時(shí)，通常是采用分層焊接技術(shù)。由下往上，一層焊接結(jié)束后要及時(shí)清理，然后再進(jìn)行下一層焊接。此外，供熱管道焊接結(jié)束以后，還要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，防止出現(xiàn)裂縫、漏氣等事故。

4.管道防腐技術(shù)

供熱管道在長(zhǎng)期的使用過程中勢(shì)必會(huì)在其表面產(chǎn)生銹蝕等現(xiàn)象，其中最為常見的便是電化學(xué)銹蝕，因此，要提前做好供熱管線的防腐蝕工作。一般而言，供熱管線及其周圍附件的防腐蝕處理大都是在其表面刷涂一層防銹耐熱漆。在表面溫度小于60℃，或者不做保溫處理的條件下，可以在管道表面涂?jī)蛇厼r青漆。在使用直埋敷設(shè)方式鋪設(shè)供熱管線時(shí)，型鋼支架表面要先刷一遍紅丹防銹漆，再刷一遍設(shè)和漆，才能有效防止其表面銹蝕。值得注意的是，在對(duì)供熱管道及其周圍附屬設(shè)備進(jìn)行刷漆處理之前，需要預(yù)先清除金屬表面的雜質(zhì)、灰塵、銹跡、焊渣等，還要注意刷涂的漆層的厚度。

結(jié)?語(yǔ)：

綜上所述，城市集中供熱管網(wǎng)建設(shè)是我國(guó)城市最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，需要我們認(rèn)識(shí)到當(dāng)下管網(wǎng)設(shè)計(jì)存在的不足之處，通過采取有效措施進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)城市集中供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而有效提升供熱管網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益性，提升供熱資源利用率，從而為我國(guó)城市平穩(wěn)運(yùn)行發(fā)展提供有力的保障

參考文獻(xiàn)

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