集中供熱管道升降管路取水裝置研究及應(yīng)用

李楠

(秦皇島市城市供熱服務(wù)中心， 河北 秦皇島 066000）

隨著近幾年的高速發(fā)展， 日益嚴(yán)重的環(huán)境問題成為了我國(guó)、 乃至全球都需要解決的一大難題。 為了保護(hù)環(huán)境， 減排節(jié)能逐漸走進(jìn)了人們的視野。 如今， 為了減少CO排放， 全球都在做著最大的努力。 其中，盡量將管網(wǎng)輸送過程中的熱損失降到最低， 運(yùn)用保溫管道是一個(gè)有效且合理的方法。 因此， 對(duì)于保溫管道的需求量， 預(yù)計(jì)在將來會(huì)有著很大幅度的增長(zhǎng)。 另外輸送的介質(zhì)和周圍環(huán)境有著一定的溫差， 所以對(duì)于保溫方面的要求也會(huì)越來越嚴(yán)格。 在保溫管道中， 熟料制成的管道對(duì)比其它材料， 有著優(yōu)越的保溫性和輕便型， 并且施工起來也更為便利。 所以， 熟料保溫管道會(huì)越來越多地應(yīng)用到空調(diào)暖通系統(tǒng)、 發(fā)電余熱再利用系統(tǒng)、 集中供熱二次管網(wǎng)系統(tǒng)、 溫泉保溫系統(tǒng)、 建筑給水、 熱水系統(tǒng)、 以及其他生產(chǎn)預(yù)熱再利用系統(tǒng)和遠(yuǎn)程供暖和遠(yuǎn)程供冷中。

1 城市敷設(shè)集中供熱管網(wǎng)中有溝敷設(shè)與直埋敷設(shè)方式

1.1 集中供熱管網(wǎng)中有溝敷設(shè)方式

在這種情況下， 外部負(fù)荷系數(shù)不會(huì)影響管道本身。 對(duì)于溝渠布線， 可以將其分為多種方式。 首先，在鋪設(shè)管道時(shí)， 還必須在戰(zhàn)壕周圍鋪設(shè)1.8 米以上的道路， 主要用于維修施工人員或方便更換戰(zhàn)壕中的管道。 具體而言， 在熱泉出口或挖掘困難等地區(qū)安裝了通道溝渠。 對(duì)于長(zhǎng)跨距， 需要準(zhǔn)備良好的照明和通風(fēng)設(shè)施， 并且必須避免阻礙配管的布線。 在地下管道相對(duì)密集的市中心， 可以在可進(jìn)入的公共坑中安裝合理有效的供熱管道。 其次， 由于半開放海溝內(nèi)行人通道寬度較小， 工作人員只能在海溝內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和檢查。

1.2 在地下直接放置

地面直接鋪設(shè)是供熱網(wǎng)鋪設(shè)方法之一。 供熱管道的直接鋪設(shè)主要包括三種類型： 無補(bǔ)償直接鋪設(shè)、 添加單個(gè)補(bǔ)償器和添加直接埋地供熱管道補(bǔ)償器。 更具體地說， 無補(bǔ)償直接鋪設(shè)工藝一般適用于以熱水為加熱手段的供熱管道， 管徑不應(yīng)過大， 該模式供熱管道具有一定的埋深， 供熱管道的熱膨脹限制主要取決于在管道分段鋪設(shè)地面前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱， 整體預(yù)熱溫度等于安裝溫度與工作溫度之差的50%， 只添加補(bǔ)償器一次， 要求補(bǔ)償器補(bǔ)償能力與預(yù)熱管道中安裝的熱膨脹量相匹配， 在實(shí)際供熱管道施工過程中， 管道延伸量滿足要求后， 應(yīng)在安裝后進(jìn)行預(yù)熱， 焊接一種直埋供熱管道補(bǔ)償器， 該補(bǔ)償器在應(yīng)用該方法時(shí)應(yīng)具有固定樁， 并通過計(jì)算確定固定樁間距。 補(bǔ)償器必須滿足兩個(gè)固定點(diǎn)之間管道熱延長(zhǎng)的要求， 還必須在管道預(yù)熱期間集中計(jì)算推力， 并且必須計(jì)算管道橫截面的應(yīng)力， 并且只有在應(yīng)力小于該應(yīng)力時(shí)才能進(jìn)行相應(yīng)的執(zhí)行。

1.3 受水管道的接收能力

供熱管道相當(dāng)于一個(gè)密閉容器， 非供暖季管道內(nèi)不是滿水， 所以不存在接收水容量不夠問題。 但在供暖季發(fā)生事故時(shí)， 將事故管道的水打到另一根正常管道里， 就存在容水能力問題。 管道的容水能力取決于： 另一根管道的水壓、 水的壓縮比、 系統(tǒng)積氣量、管道的滲漏量等四個(gè)因素。 由于整個(gè)大網(wǎng)肯定會(huì)有滲漏點(diǎn)， 電廠設(shè)置補(bǔ)水泵就是起到補(bǔ)充水量， 維持系統(tǒng)壓力的作用。 當(dāng)事故發(fā)生時(shí)， 通常會(huì)停止電廠補(bǔ)水泵補(bǔ)水， 電廠循環(huán)泵繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間， 以降低循環(huán)水溫。 待到電廠補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵都停泵時(shí)， 管道內(nèi)壓力會(huì)下降， 這就有利于搶修時(shí)從事故管道向另一根正常管道內(nèi) “倒水”。 至于水的壓縮比， 大家知道很小， 基本認(rèn)為不可壓縮， 但空氣的壓縮比是很大的，且極易壓縮。 整個(gè)大網(wǎng)的熱水中溶解有空氣， 它們會(huì)不斷地析出水體， 有的管網(wǎng)高點(diǎn)和熱力站高點(diǎn)均會(huì)存有空氣得不到排放， 這就為熱網(wǎng)的受水贏得了空間。由于整個(gè)熱網(wǎng)包括站內(nèi)管道長(zhǎng)度可達(dá)幾十公里， 所以積存的空氣會(huì)很多， 因此也增加了受水管道的受水能力。 盡管如此， 如果事故管道分段閥門間距過大、 被抽水量很大時(shí)， 受水管道就可能壓力升高過多， 以至于打不進(jìn)去水。 由于整個(gè)熱網(wǎng)是一個(gè)連通器， 各條大小分支是聯(lián)通的， 供、 回水管道之間也是聯(lián)通的 （通過換熱器）。 此時(shí)可采取上文提到的 “受水管道壓力過高時(shí)應(yīng)對(duì)措施”， 開啟任何一個(gè)熱力站或中繼泵站的除污器排污閥， 既可起到定期排污作用， 又可以降低管道內(nèi)壓力， 同時(shí)排污水又可排入市政排水系統(tǒng)、 不存在環(huán)境污染。

2 集中供熱預(yù)制保溫塑料管道連續(xù)生產(chǎn)工藝優(yōu)勢(shì)分析

優(yōu)化過后的生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢(shì)是較為明顯的， 通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝， 大大提升了生產(chǎn)的效率， 顯著降低了生產(chǎn)的成本， 提高了產(chǎn)品的質(zhì)量， 該生產(chǎn)工藝具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)。 其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在： 第一， 通過工藝的優(yōu)化， 減少了保溫管道支架與外護(hù)管打孔的工序， 極大地減少了熱傳導(dǎo)的因素， 并且大大提升了保溫層的閉孔率， 使得保溫層閉孔率達(dá)到95%以上， 并且吸水率低， 使得熱傳導(dǎo)率低， 工藝優(yōu)化后供熱預(yù)制保溫管道的保溫性能更強(qiáng)。 第二， 保溫管道的生產(chǎn)受到限制更少生產(chǎn)的長(zhǎng)度不受限制， 并且更為柔軟能夠進(jìn)行盤卷收納， 更易于進(jìn)行保運(yùn)與收納、 鋪設(shè)， 大大降低了對(duì)于彎頭和管件的需要， 由于其出色的柔性能夠極大地降低保溫管道的鋪設(shè)施工與連接成本。 第三， 生產(chǎn)質(zhì)量更易于控制， 大大提升了合格率， 顯著降低了廢品率。

3 本裝置的創(chuàng)造性、 先進(jìn)性

此集中供熱管道升降管路取水裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、 造價(jià)低， 安裝使用方便， 使用效果突出， 經(jīng)濟(jì)效益顯著， 具有廣泛的應(yīng)用范圍和良好的推廣前景。 經(jīng)河北省建筑業(yè)協(xié)會(huì)組織對(duì)本裝置進(jìn)行的科技成果評(píng)價(jià)，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)水平， 并獲得了2020 年度河北省建筑業(yè)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。 本裝置的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面： 1） 帶壓開孔和升降取水裝置設(shè)置在管道頂部， 泄水配套設(shè)備設(shè)置在地面或管道頂部， 大大降低施工成本以及施工難度； 2） 搶修工作坑里除了因管道受損泄漏的水外， 沒有其他積水， 便于開展搶修工作； 3） 帶壓開孔和安裝升降管路取水裝置時(shí)，工人站在管道頂部， 無須下深溝， 不存在窒息、 燙傷、 泥水里作業(yè)等風(fēng)險(xiǎn)； 4） 工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、 體力消耗小； 5） 工藝先進(jìn)； 6） 當(dāng)另一根非事故管道有足夠空間時(shí)， 還可將事故管道內(nèi)存水打到其中， 實(shí)現(xiàn)排水無外泄， 避免熱水污染， 節(jié)約水資源。

4 供熱網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

最佳化管網(wǎng)布線配置時(shí)， 請(qǐng)遵循技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)效益原則。 自我—所謂技術(shù)可靠性， 是指使道路中線平行， 盡量減少主要交通線， 使其遠(yuǎn)離交通線， 將管道鋪設(shè)在地面上時(shí)， 應(yīng)力求不妨礙交通， 不影響城市的審美環(huán)境； 為了確保管道的可持續(xù)性， 管道應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)不利區(qū)域， 例如危險(xiǎn)的滑坡區(qū)域、 土壤流動(dòng)區(qū)域等。 在經(jīng)濟(jì)效益方面， 零件如補(bǔ)償器、 閥門等。 管道上必須正確布置； 主軸必須最大化熱負(fù)荷集中區(qū)。

5 其他技術(shù)要點(diǎn)

1） 地下水位較高處， 在溝槽兩側(cè)設(shè)置擋水圍堰，每200m做橫向止水帶與縱向止水帶連接形成封閉式，止水帶開挖后鋪復(fù)合土工布形成防滲層； 2） 溝槽降水措施采用真空降水， 保證管道溝槽干燥； 3） 為防止保溫層進(jìn)水， 保證管道施工質(zhì)量， 管道接口處的保溫補(bǔ)口采用二次補(bǔ)口， 二次補(bǔ)口長(zhǎng)度大于第一次補(bǔ)口； 4） 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)供回水溫度120/60℃， 設(shè)計(jì)壓力1.6MPa， 對(duì)于無補(bǔ)償敷設(shè)， 管道應(yīng)力大， 容易失穩(wěn)。為保證管道的施工質(zhì)量及管道安全， 供水管道采用電預(yù)熱安裝， 釋放部分壓力， 提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；5） 沿路敷設(shè)的管道， 由于道路弧度較大， 避免熱力管道折角過多， 壓力過大， 應(yīng)采用大彎管連接， 以保證管道的安全。

6 管網(wǎng)平衡的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在加熱系統(tǒng)中， 熱環(huán)境的質(zhì)量通過封閉管道系統(tǒng)傳遞給每個(gè)用戶。 為了確保設(shè)計(jì)的合理性， 有必要根據(jù)計(jì)算模式實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)， 使每個(gè)用戶都能獲得相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量以滿足負(fù)荷要求。 為了實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)平衡， 需要進(jìn)行所需的水力平衡計(jì)算， 以確保每個(gè)回路的水量符合設(shè)計(jì)要求； 在外巖、 建筑物入口通道和熱水管道上安裝平衡閥或其他水力平衡元件。

7 結(jié)語

綜上所述， 為了推進(jìn)集中供熱管網(wǎng)的建設(shè)， 需要對(duì)集中供熱管道升降管路取水裝置進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。在城市集中供熱管網(wǎng)過程中， 要根據(jù)城市規(guī)模、 熱源位置、 用戶分布情況， 合理設(shè)計(jì)管線， 然后選擇適宜的裝置方式， 采用適宜的設(shè)備進(jìn)行管道設(shè)置， 從而保障集中供熱管道升降管路取水裝置的合理性， 進(jìn)而發(fā)揮其重要作用。 總之， 在供熱施工的每一道工序中都要做到嚴(yán)格控制， 并有效監(jiān)測(cè)所有數(shù)據(jù)， 強(qiáng)化所有施工及步驟， 不斷地依靠先進(jìn)的信息技術(shù)， 為我國(guó)集中供熱事業(yè)做出貢獻(xiàn)。