強化北方城市集中供熱設計的思考分析

董廣武+王強

摘 要 現如今，我國的經濟在快速地發展，居民的生活質量有了顯著地提高，對于城市集中供熱而言，由于其自身的環境影響較低、供熱范圍廣、易被控制以及能源利用率高等優勢而得到了很好的發展。在普及城市集中供熱時，對于室內采暖系統而言，其也采取了熱計量，但是，隨之而來也出現了一些問題，故而，在設計城市集中供熱時，要求也就更高。在設計供熱管網時，不可避免的會出現技術問題，文章針對幾個技術問題展開了研究。

關鍵詞 北方城市；集中供熱；設計

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

對于城市供熱系統而言，其有著很多的特點，具體有分支多、熱用戶的分布區域廣等。在設計城市的熱力管網時，要充分的對系統的安全性以及經濟性進行考慮。在開展規劃設計時，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模來實施，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，這樣在發展不確定熱用戶時才可以與之相適應。一條干管若供熱能力不夠，則在對相鄰干管進行敷設時，需要對其的供熱能力進行加大，這樣供熱管網的輸配能力才可以達到最優化，和環狀管網相比，無需利用較大管道的埋入去等負荷的對熱用戶進行確定。

1 對水力平衡元件進行推廣使用，進而對水輸送系數進行提高

在供熱系統中，若想要把熱媒介質給各用戶進行輸送，則利用的就是閉式管路系統。若一個供熱管網的設計是合理的，而且可以根據設計工況進行運行，則各用戶應當都可以對相應的設計流量進行獲得，這樣才可以和其負荷要求相符合。但是，在實際的運行過程中，因為水力平衡元件的缺乏，其作用是對環路剩余壓頭進行消除，故而，大多數管網系統中的近段環路在對剩余壓頭實施消除時，可以利用的只有管線的管徑所發生的變化，但是，對于目前管網上的控制閥門而言，其既沒有調節功能，也無法對流量進行顯示的，這樣就無法根據設計要求對末端用戶和部分環路的流量進行輸配。若供熱系統存在冷熱不均的現象以及出現熱力失調的狀況，則主要的原因就是系統出現水力失調的現象，也就是沒有均勻的對流量進行分配。一旦熱力工況失調，運行方式就會變為“小溫差，大流量”。但是，事實上，從根本上來說，大流量運行方式是無法對系統中水力的失調進行消除的，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，同時還會導致大熱源的出現，進而熱源的運行就會出現低負荷的現象，熱源熱效率也會有所降低。對于管網而言，其只能小溫差運行，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，系統的可調性也會由于大流量而有所降低，即若系統有過大的流量，對于近端多余的流量則無法進行調節，所以也就無法在末端出現，這時若回水溫度過高，則就是假象，一旦發生這樣的情況，對于整個供熱系統而言，其熱耗就會增加，輸水系統的熱效率也會出現下降的狀況。因此，在設計時，要計算采暖系統的水力平衡，這樣各環路的水量才會滿足設計要求。在建筑物入口和室外各環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行安裝，同時還要對水力平衡進行調試。為了很好的對管網進行初調節，需要在各熱力入口處和一、二次管網各分支處對平衡調節閥進行裝置，需要其調節性能較好，這樣各環路水量才能對設計要求進行滿足。眼下，市場上主要有兩種水力平衡元件，即自動調節閥和手動調節閥，要具體的根據系統的運行方式進行選用。

2 熱力管網中波紋管補償的應用

對于敷設熱力管網而言，補償器是有著非常重要的作用的，其可以對管道的安全運行進行保證。由于波紋管補償具有不易滲漏、流動阻力小、占地面積小、節省鋼材、重量輕以及體積小等優勢，故而，其已經逐漸占據至關重要的位置，同時也很有發展前景。眼下，在制造波紋管時，在突破傳統的材料以及工藝的基礎上以高彈性金屬管為材料，其被滾壓一次后就能成型，同時采取多層金屬結構，這樣就可以對其承壓能力和補償能力進行提高，如果在對波紋管補償進行制造時對新技術進行了應用，那么在熱力管網中可以更加可靠安全的進行應用。

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

3 熱力管道的直埋敷設

對于供熱管網的直埋敷設而言，由于其具有保溫性能好、施工周期短、工程造價低以及占地面積小等優勢，故而，在實際的工程中被廣泛的應用。和管溝敷設或者架空相比，熱水管道直埋可以使供熱管道的保溫結構直接的和周圍土壤進行接觸，從而管道在熱脹冷縮時就會被土壤摩擦力限制，此時，管道的狀態為錨固，同時在熱脹冷縮時會對位移勢能進行形成，管道壁對其進行了儲存，導致管道受力的復雜化。在對管道進行直埋敷設時，主要有三種手段，具體為有補償的直埋敷設、無補償的直埋敷設以及一次性補償的直埋敷設。目前，在所有的敷設方式中，應用最多的就是有補償直埋，由于其可以比較方便的進行施工。在實際施工時，安放補償器時要盡量的對合理性進行保持，這樣，對于管道補償器而言，其各分段長度才可以和最大的安裝長度相接近。對于無補償直埋敷設來說，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，預熱管道使其出現變形，這樣一部分的熱應力就可以被釋放出來，接著對管溝進行回填夯實，對管道進行嵌固時運用土壤摩擦力。而且，其工程造價是最低的，因為不需要對補償器及固定支墩進行裝設。但是，施工卻是比較復雜的，而且在預熱管線時，管線中只有熱態應力水平會發生改變，并不能使其的全補償值發生改變。一次補償直埋敷設也是“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，接著預熱管道從使管道熱伸長，這樣一次性補償器才可以進行吸收，同時快速的把一次性補償器外殼及管道焊死，避免再次進行伸縮，完成預熱后，溫降會導致管道形成熱應力，并以拉應力表現出來，在管道再次受熱時，就能對所形成的熱應力進行抑制。

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

4 結束語

對于熱力管線工程來說，其能否正常運行是直接和居民的生活質量有關系的，在設計時，要堅持安全適用、經濟合理以及技術先進的原則。設計管網、制造和安裝管道以及啟動運行管網，這些對于一項系統工程而言，每個環節都對工程的成敗有直接的影響。

參考文獻

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