城市集中供熱管網優化設計研究

陳博

摘 要： 寒冷地區的供暖是人們生活的必備條件，供熱行業是我國基礎性產業，與我們的生活聯系十分緊密。隨著發展綠色社會、節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，城市居民也逐漸習慣了集中供熱的模式，在城市中建設熱源通過供熱管網、熱交換站等向城市用戶提供熱能，取代了地區分散式小鍋爐、小煤爐的采暖方式，不僅清潔了環境，提高了供熱效率，對城市的統一建設發展也具有很大推動作用，在供熱系統的設計中，供熱管網的規劃是一項十分重要的工作，本文就某工程為例，簡要分析城市集中供熱管網的規劃設計問題。

關鍵詞： 城市；集中供熱；管網；規劃

1.供熱項目建設概況

根據《額敏縣城總體規劃》，北城區為額敏縣的行政辦公、商業金融、文教醫療、生活居住等功能分區，無工業和倉儲用地。額敏縣近期供熱需求大部分為新建建筑，現狀較少非節能樓房將在近期進行節能改造完畢。另有部分少量平房由近期內的棚戶區改造逐步置換為樓房。根據各項數據匯總，近期建筑面積為365萬㎡，人均建筑面積約為48㎡，遠期建筑面積為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.城市集中供熱管網系統的優勢

2.1對大氣環境污染少，提高了居民生活水平。集中供熱管網系統的建設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，技術先進，燃料燃燒充分，降低了煙塵排放量，對保護大氣環境有積極的作用，另外通過綜合利用灰渣，能夠有效減少固體污染物排放量，同時還能夠節約大量的燃煤能源。

2.2供熱效率高，供熱調節靈活性強。城市集中供熱管網系統可以采取中央控制調節的方式運行，熱網會根據供熱介質的溫度、流速等因素進行調整，確保供熱狀態科學合理，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，降低熱網運行成本。而供暖設備的噪音較低，離居民的生活地較遠，不會影響居民的生活環境。

2.3 自動化程度高?，F代城市的集中供熱管網系統采用自動化控制，設備運行更加智能、靈活、可操控性強，節省了大量的人力資源，并且系統運行可靠，故障率低，能夠很好的保證供熱管網的正常運行。

2.建設集中供熱管網系統的意義

集中供熱工程的建設不僅能滿足新增建筑負荷，也對將來縣城的建設發展給于穩定的熱源，同時它也是提高能源利用率、減少能耗，提高經濟效益、減少經濟支出的有效途徑和重要手段。是現代化城鎮必不可缺的基礎設施，也是城鎮公用事業的一個重要組成部分。額敏縣縣城內現有的供熱設施，對縣城規劃發展形成制約條件。縣城現有熱源已無法滿足新增負荷需求，現有熱網覆蓋面有限，亟待擴展。集中供熱設施會隨著負荷發展越發顯的不足從而限制縣城的發展。因此，對額敏縣城集中供熱工程的建設，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展需要，也符合當前國家的節能和環保政策，所以意義重大而深遠。

3.供熱管網管道規劃

本次集中供熱采用間接供熱形式，故設置管網時，一級熱網管道主干管按遠期（2030年）的規劃負荷設定管徑，接往各換熱站的支管按各站規劃最大供熱負荷量設定管徑。本次設計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圈定。各換熱站均按近期（2018年）規劃的負荷量配置設備，并預留一定的擴容空間。在將來的發展中，如果某片區的負荷發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增設新的換熱站以滿足供暖需求。這樣做既節省投資，又可以隨縣城未來的發展情況作靈活的調整，從而避免盲目布設管線，造成不必要的經濟損失。根據規范CJJ34-2010、J216-2002中第4.1.1條規定，本工程采用熱水作為熱介質。

4.供熱管網布置形式

本項目的供熱范圍較大，因此熱網采用間接供暖型式。本項目的熱負荷為單一的采暖負荷，當地水質需要軟化處理，且供熱系統采用間接供熱，鍋爐設計供水溫度130℃，故熱力網采用雙管制閉式系統。由于鍋爐房位置及縣城周邊環境的限制，同時考慮到近期一級管網的供熱規模有限，所接換熱站也不多，故本次設計的一級熱網管道均按枝狀布置，管網總長度相對較短，節約了工程成本。

5.供熱管網的敷設

本項目管溝敷設的高溫熱水管道選用高頻螺旋焊接鋼管，材質不應低于Q235-B標準，均采取無補償直埋敷設的方式，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省了大量的預制蓋板，還減少了大量的伸縮器及伸縮器井的設置，使工程總造價大大降低，相比較于地溝敷設方式降低了30～40%，雖然此種敷設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，無補償直埋敷設的方式簡化了施工，在總體造價上有縮減優勢。

6.管道保溫

保溫層及外保護殼的制作質量直接影響到熱網管道的使用年限及運行節能效果。為保證保溫層的制作質量，避免厚薄不勻、氣泡空腔等現象，要求：本次工程所用管道均采用預制成品保溫管。

（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度。因此，本工程中的熱網管道均采用聚氨酯硬質泡沫塑料作為保溫材料。

聚氨酯硬質泡沫塑料的技術參數：

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

抗壓強度：≥0.3MPa 導熱系數：50℃ ≤0.033W/M？K

（2）保溫層的外保護殼的選定

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

綜上所述，本工程中熱網管道的外保護殼采用高密聚乙烯套筒保護殼。

7.管道伸縮器

現有熱網管道雖然采用了無補償直埋敷設方式，但由于當地街道的輻射狀和環狀布局，熱網管道在沿道路布設時，在一些特殊部位采取了必要的保護措施，設置了相應的補償器裝置，其補償器選用的是波紋管式伸縮器，型號：采用RZ16型（內壓軸向型），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，運行中一般不需檢修，只需定期檢查其有無損傷。

因此本次設計的熱網管道，在一些必須采取保護措施的部位，也選用波紋管式伸縮器，這樣既便于運行維護管理，又可減少運行檢修費用，減少熱水漏失量，從而減少大量熱損失和軟化水損耗，利于提高熱網運行期間的經濟效益。

結語

集中供熱工程關系到人民群眾的冷暖以及社會的穩定，也是完善城市建設以及可持續發展的關鍵，供熱管網的設計規劃對于整個供熱系統來說是重要的一環，由于管網埋于地下，大范圍的施工必然會給周邊建筑與居民生活帶來不便，而且檢修維護也頗費工力，因此在設計之初，就要做好管網的規劃工作，充分考慮管網的使用性能、降低施工難度、減少工程成本，確保管網運行的經濟效益、社會效益與生態效益，進一步推動城市集中供熱事業的發展?！?/p>

參考文獻

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