供熱管網(wǎng)設(shè)計與施工技術(shù)探討

劉有亮

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

供熱管網(wǎng)的設(shè)計和施工必須以居民供熱需求為基礎(chǔ)，并要充分結(jié)合不同地區(qū)的氣候狀況，以此才能將供熱管網(wǎng)的作用充分發(fā)揮，讓人們在寒冷冬季也能擁有舒適、溫暖的生活環(huán)境。因此，必須對設(shè)計和施工提高重視，通過科學(xué)、合理的設(shè)計和施工保證供熱管網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。但當(dāng)前在設(shè)計和施工中還存在一些必須解決的問題，對供熱管網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生了一定影響，因此對此進(jìn)行分析十分必要。

1 供熱管網(wǎng)設(shè)計和施工中存在的主要問題

當(dāng)前在我國的供熱管網(wǎng)設(shè)計和施工中，兩方面問題比較普遍，分別是布局問題和凝結(jié)水問題。第一是布局問題，隨著城市化發(fā)展的加快，供熱管網(wǎng)的布設(shè)范圍逐漸拓展，但很多地區(qū)人民都不滿意供熱質(zhì)量，表示實際供熱溫度過低，以至于經(jīng)常因為供熱問題而引發(fā)居民和社區(qū)、供熱單位之間的矛盾。導(dǎo)致這種問題的原因之一是相關(guān)人員不作為和不重視，另外供熱管網(wǎng)在設(shè)計和施工中普遍存在布局不合理的問題。合理布局應(yīng)建立在供熱范圍和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)對當(dāng)前所負(fù)責(zé)區(qū)域的實際供熱需求進(jìn)行全面考量，盡量不出現(xiàn)過長布置管線和采用大口徑管道的問題，這樣的布局才不會令管線出現(xiàn)混亂，一方面可以保證供熱質(zhì)量，另一方面也能避免管道內(nèi)熱力介質(zhì)在長時間流動過程中消耗過多熱量，從而造成遠(yuǎn)端熱力下降和近端熱力過剩。第二是凝結(jié)水問題，為了將供熱管網(wǎng)中存在的實際問題全部挖掘出來，當(dāng)前有很多的地區(qū)在供熱過程中采用的是蒸汽供熱方式，然后將蒸汽轉(zhuǎn)換為熱水，并對居民供熱。查看多地區(qū)的蒸汽供熱的管網(wǎng)設(shè)計方式之后發(fā)現(xiàn)，采用蒸汽供熱的方式為居民供熱，必須要充分考慮凝結(jié)水問題，而且這一問題目前造成了大量的資源浪費(fèi)，其中最為明顯的就是凝結(jié)水回收效果非常不理想。當(dāng)前我國采用的模式多為集中供熱，而凝結(jié)水會逐漸侵蝕供熱管道，令管道使用壽命嚴(yán)重縮短，而且還會明顯削弱供熱質(zhì)量，并且造成大量的資源浪費(fèi)，嚴(yán)重增加了供熱成本。因此，應(yīng)正確看待供熱管網(wǎng)的凝結(jié)水問題，然后對設(shè)計和施工加以優(yōu)化，采用更有效的措施將凝結(jié)水回收。另外設(shè)計供熱管網(wǎng)過程中，對管道材質(zhì)、連接方式、供暖溫度等進(jìn)行充分考慮，并且要關(guān)注蒸汽管道中的暖管和疏水，避免因為暖管不徹底和疏水障礙而導(dǎo)致凝結(jié)水。以上是開展供熱管網(wǎng)設(shè)計和施工過程中應(yīng)充分考慮的，在此基礎(chǔ)上才能合理調(diào)整對相關(guān)技術(shù)手段的應(yīng)用方式。

2 供熱管網(wǎng)設(shè)計要點(diǎn)

2.1 供熱管網(wǎng)設(shè)計

2.1.1 地溝管網(wǎng)敷設(shè)

通常由于城市的供熱需求比較大，供熱工作中的負(fù)荷量和管道數(shù)量等都會更大，因此當(dāng)前在城市的供熱管線布置中，如果采用大管徑的管道，一般都會選擇通行地溝管網(wǎng)敷設(shè)，如果某些區(qū)域相對供熱需求比較小，不需要特別大的供熱負(fù)荷和管道數(shù)量，而且不需要在工作過程中對管道進(jìn)行大量的維修和維護(hù)，一般都會采用不通行地溝管網(wǎng)敷設(shè)的管道布置方式。如果采用的是通行地溝管網(wǎng)敷設(shè)方式，要注意以下幾項內(nèi)容。首先要以200m為間距設(shè)置出入口和安裝孔，且要控制地溝的最小凈斷面，通常為1.2m×1.8m，斷面的凈寬為0.7m，同時要在地溝內(nèi)部設(shè)置36V電壓的永久照明裝置，并保證地溝內(nèi)部的溫度能夠維持在一定范圍內(nèi)，通常都為45°C，同時采用自然通風(fēng)的通風(fēng)方式。如果采用不通行地溝管道的敷設(shè)方式，通常要將管道寬度設(shè)置為1.5m，如果管道寬度在1.5m以上，應(yīng)采用雙槽地溝的方式進(jìn)行設(shè)置并采用單排水平鋪設(shè)的方式鋪設(shè)管道，另外要在地下水位線以上埋設(shè)管道，但注意管道的深度不能過淺，而且要以200m為間距設(shè)置檢查井和集水坑。

2.1.2 直埋管網(wǎng)敷設(shè)

直埋管網(wǎng)敷設(shè)的共有兩大類，分別是有償直埋管網(wǎng)和無償直埋管網(wǎng)，其中有償直埋管網(wǎng)在設(shè)計過程中需要同時加裝補(bǔ)償器和固定墩，從而延長管網(wǎng)的使用壽命。有償官網(wǎng)的設(shè)計建立在彈性分析理論基礎(chǔ)上，應(yīng)利用這一理論分析管道鋪設(shè)方式，明確不同應(yīng)力作用在管道上的實際情況，然后計算施加在管道上的實際應(yīng)力，接下來再通過補(bǔ)償器和固定墩緩解應(yīng)力。但這種供熱管網(wǎng)的設(shè)計方式對空間要求比較高，如果地下空間不足則無法使用。另外有償直埋管網(wǎng)有著比較復(fù)雜的布局，防水性目前還不能達(dá)到理想狀態(tài)，因此在設(shè)計過程中需要綜合考慮，如不滿足要求則需要采用其他的供熱管網(wǎng)設(shè)計方法。無償直埋管網(wǎng)和有償直埋管網(wǎng)相比，最明顯的特點(diǎn)是不需要安裝補(bǔ)償器，對地下空間的要求比較小，可采用更簡單的方式進(jìn)行管線布局，而且具有比較理想的連續(xù)性和防水性。無償管網(wǎng)在計算管線應(yīng)力過程中采用的方法是分類應(yīng)力法，這種方法以不同應(yīng)力對管道的實際作用效果為基礎(chǔ)，然后以此設(shè)定各種應(yīng)力的限定值。另外有一點(diǎn)需要注意，在有償直埋管網(wǎng)中，如果管道因為熱伸長受阻所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與安定性和分析強(qiáng)度條件相匹配，那么也可以取消補(bǔ)償器或者減少補(bǔ)償器的數(shù)量。

2.2 供熱管網(wǎng)設(shè)計要點(diǎn)

第一是明確供熱負(fù)荷，供熱負(fù)荷可以為供熱管網(wǎng)的設(shè)計提供參考，相關(guān)人員可以依據(jù)供熱負(fù)荷選擇最為合適的一種管線敷設(shè)方式，另外明確供熱負(fù)荷對工程成本的控制也具有很大幫助，更能夠?qū)崿F(xiàn)資源的合理分配，因此在開展供熱管網(wǎng)設(shè)計過程中，必須真正做好供熱負(fù)荷的計算工作，并且要進(jìn)行反復(fù)核算和校準(zhǔn)。計算供熱負(fù)荷分別有季節(jié)負(fù)荷以及年度負(fù)荷兩個方式，每一種方式適用的供熱負(fù)荷計算方式不同，比如在我國東北地區(qū)，由于冬季室外溫度比較低，而且室內(nèi)供熱溫度要求必須在18度以上，因此我國東北地區(qū)的供熱負(fù)荷計算應(yīng)采用季節(jié)負(fù)荷，并且要充分參考近10年的溫度變化和平均溫度。第二是供暖參數(shù)的合理選擇，在選擇供暖參數(shù)過程中，需要參考回水溫度差、經(jīng)濟(jì)比摩阻，以此確保供暖參數(shù)的合理性，進(jìn)而達(dá)到降低管網(wǎng)運(yùn)行能耗、提升管網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的目的。通常來講，要將主供熱管線的經(jīng)濟(jì)比摩阻控制在30Pa到80Pa之間，回水溫度差的設(shè)置要參考晝夜溫度差。第三是水壓圖的準(zhǔn)確繪制，在供熱管網(wǎng)的設(shè)計中，繪制水壓圖極為重要，可直接影響整個管網(wǎng)的設(shè)計效果，對此必須提高重視。以圖1為例。

圖1 水壓圖

圖1為一種供熱管網(wǎng)水壓圖的繪制方式，其中有輸送距離、換熱器、首站、區(qū)域熱力站等各項內(nèi)容，相關(guān)單位在開展供熱管網(wǎng)設(shè)計工作過程中，可依據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況進(jìn)行調(diào)整，確保水壓圖繪制的合理性和準(zhǔn)確性。第四是敷設(shè)設(shè)備的合理選擇，選擇輻射設(shè)備時要參考敷設(shè)方法，以地溝管網(wǎng)敷設(shè)為例，在敷設(shè)過程中應(yīng)選擇與之對應(yīng)的設(shè)備，從而滿足這種管網(wǎng)敷設(shè)方式的需求，可達(dá)到提升敷設(shè)效果的目的。

3 供熱管網(wǎng)施工要點(diǎn)

3.1 供熱管網(wǎng)施工

3.1.1 做好準(zhǔn)備工作

正式開始供熱管網(wǎng)施工之前，應(yīng)詳細(xì)復(fù)核管網(wǎng)項目設(shè)計預(yù)案和預(yù)算，分析設(shè)計預(yù)案的合理性和可行性，確認(rèn)可以真正在供熱管網(wǎng)施工中進(jìn)行應(yīng)用后才能正式開始施工，具體有以下三個方面。首先要合理安排施工環(huán)節(jié)，包括工藝選擇、技術(shù)應(yīng)用、原料的采購、檢測和使用、劃分工期、安排施工進(jìn)度等內(nèi)容。其次是供熱管網(wǎng)設(shè)計項目質(zhì)量驗收，應(yīng)明確設(shè)計項目中的一切構(gòu)成部分，比如管道部件、閥門、建材，應(yīng)結(jié)合進(jìn)貨單以及設(shè)計要求一一比對，確認(rèn)設(shè)計要求和實際情況完全符合后才能真正用于供熱管網(wǎng)施工，如任何一項不符合要求都要禁止施工，從而為施工質(zhì)量的提升打好基礎(chǔ)。最后要做好預(yù)算工作，應(yīng)明確在整個施工過程中的預(yù)算，以及每一個環(huán)節(jié)的具體預(yù)算，從而提升所有施工環(huán)節(jié)和預(yù)算的匹配性，避免出現(xiàn)超預(yù)算的情況，如果超出預(yù)算要調(diào)查具體原因并立即加以改善。

3.1.2 地溝管網(wǎng)施工

前文提到地溝管網(wǎng)施工分為通行地溝和不通行地溝，這里參考通行地溝闡述地溝管網(wǎng)敷設(shè)的施工方式。在施工過程中，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)支架，支架材料為鋼材，同時參考管線安裝的設(shè)計要求設(shè)置支架安裝坡度。支架的安裝要以平直牢固為標(biāo)準(zhǔn)，如果是多層管道，要確定安裝順序，通常要在最下一層開始進(jìn)行安裝，然后逐漸向上層進(jìn)展。地溝管道的連接方式通常都為焊接，過程中焊接位置的確定必須準(zhǔn)確無誤，并且在焊接結(jié)束后檢查焊面質(zhì)量。安裝管線時應(yīng)檢查管線是否存在伸縮情況，如果存在需要對管線進(jìn)行預(yù)拉伸，以此提升管線銜接的有效性(如圖2所示)。

圖2 供熱地溝管網(wǎng)

3.1.3 直埋管網(wǎng)施工

開展直埋管網(wǎng)施工過程中，以下四項內(nèi)容必須要注意。第一，應(yīng)嚴(yán)格檢查管材，如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)管材存在質(zhì)量問題，比如破損、銹蝕等要進(jìn)行相應(yīng)處理。正式開始鋪設(shè)管線之前，應(yīng)進(jìn)行一次徹底的加工和清理，重點(diǎn)針對管材焊接兩端，避免存在任何雜質(zhì)，以此提升焊接質(zhì)量。第二，已經(jīng)鋪設(shè)完畢的管道系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，避免在使用過程中對其造成破壞，以此提升施工效率，并延長管道使用壽命?？梢圆捎迷诠艿劳獠考友b鋼筋混凝土管的保護(hù)方式，并且按照一定距離將檢查井和排水排氣的裝置設(shè)置好，從而為后期的管線維護(hù)和維修工作提供便利。第三是正式開始吊裝管道之前，需要在管道接口處的位置挖掘工作坑，工作坑深度要參考管道低段，通常在管道低段的200mm以下。第四是在接口的焊接施工中，要注意焊接技術(shù)的合理選擇，都以分層焊接為主，焊接順序是由下至上，上一層焊接完成之后應(yīng)徹底清理，然后進(jìn)行下一層的焊接施工。所有施工內(nèi)容全部完成后對管道進(jìn)行封閉試驗，確認(rèn)不存在裂縫、漏氣、滲水等質(zhì)量問題后才能正式結(jié)束施工(如圖3所示)。

圖3 直埋管網(wǎng)

3.1.4 管道防腐處理

供熱管道在長期使用過程中必然會被逐漸腐蝕，因此應(yīng)做好防腐處理，從而延長管道的使用壽命。當(dāng)前在供熱管道的腐蝕中，電化學(xué)腐蝕比較常見，對此可以針對這種腐蝕類型進(jìn)行相應(yīng)的防腐處理。比如可在管道表面涂刷防腐漆，如果管道表面溫度比較低，或者不需要對管道進(jìn)行保溫處理，那么可在表面涂刷瀝青漆。如果管線鋪設(shè)方式為直埋敷設(shè)，應(yīng)在鋼支架表面涂刷一層紅丹防銹漆。同時要注意一點(diǎn)，在防腐處理工作中必須對管道表面進(jìn)行徹底清理，避免存在灰塵、焊渣等雜志，并且要合理控制漆面厚度，從而顯著提升防腐處理效果。

3.2 供熱管網(wǎng)施工要點(diǎn)

施工是將設(shè)計從理論轉(zhuǎn)化為實際的過程，在供熱管網(wǎng)施工中，后期的供熱質(zhì)量以及管道使用壽命都和前期施工質(zhì)量具有直接關(guān)系，因此所有施工人員和相關(guān)管理人員，必須以我國針對供熱管網(wǎng)施工所做出的相關(guān)規(guī)定為基礎(chǔ)開展各項工作，具體有以下兩個方面需要注意。第一是采用epc的施工模式，這種施工模式指的是將供熱管網(wǎng)施工的全部環(huán)節(jié)納入到合同當(dāng)中，然后利用合同約束一切施工行為，同時明確各方責(zé)任、清晰劃分各方利益，依次提升施工效率。第二是要嚴(yán)格開展質(zhì)量監(jiān)督，在質(zhì)量監(jiān)督工作中，首先應(yīng)完善相應(yīng)的監(jiān)督制度，然后依據(jù)監(jiān)督制度對施工現(xiàn)場進(jìn)行管理，以此確?，F(xiàn)場施工中各項操作的合理性和安全性。同時制度中也要明確相應(yīng)職責(zé)。其次是要落實領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制，直接管理供熱管網(wǎng)施工的上層領(lǐng)導(dǎo)，其自身必須做到走入施工現(xiàn)場，然后對現(xiàn)場進(jìn)行有效管理，另外要結(jié)合所有人員建設(shè)集體性的監(jiān)督力量，從而進(jìn)一步提升管網(wǎng)施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，人們的生活水平顯著改善，對生活質(zhì)量的要求更高，尤其在我國北方地區(qū)，供暖是否良好直接影響著人們的生活質(zhì)量。供熱管網(wǎng)的設(shè)計和施工，對后期供熱質(zhì)量具有直接影響，因此相關(guān)人員必須對設(shè)計和施工提高重視。過程中應(yīng)明確當(dāng)前在供熱管網(wǎng)中存在的主要問題，然后通過合理的設(shè)計和施工加以解決，從而真正做到提升供熱質(zhì)量、滿足居民需求，并且減少在供熱管網(wǎng)維護(hù)和維修中的成本投入，促進(jìn)管網(wǎng)的長期、穩(wěn)定運(yùn)行。筆者對此做了簡要闡述，相關(guān)工作人員可以作為參考，并在實際設(shè)計和施工中結(jié)合自身工作經(jīng)驗靈活調(diào)整。