對(duì)供熱改造中供熱管道設(shè)計(jì)的研究

馮峰 黃繼磊

南京蘇夏設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇南京 210000

為更好的響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排政策，熱電廠(chǎng)、大型企業(yè)利用余熱，對(duì)周邊地區(qū)實(shí)施集中供熱的方式得到了廣泛應(yīng)用[1]。很多大型的發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)回收供熱改造項(xiàng)目?jī)?nèi)的余熱，將其轉(zhuǎn)化供應(yīng)給工業(yè)區(qū)，借助新建的供熱管網(wǎng)輸送熱汽，科學(xué)、合理設(shè)計(jì)供熱管網(wǎng)，優(yōu)化供熱效率，注重?zé)釟饫寐?，可加速相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)云浮發(fā)電廠(chǎng)供熱項(xiàng)目管網(wǎng)的研究分析說(shuō)明管網(wǎng)的設(shè)計(jì)在實(shí)際項(xiàng)目中的意義。

1 工程概況

供熱改造項(xiàng)目以某企業(yè)為例，項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)管徑為兩個(gè)，分別為DN250、DN350，每根管道的長(zhǎng)度為4.60km。起點(diǎn)分界線(xiàn)為電廠(chǎng)機(jī)組抽汽供熱接口，終點(diǎn)分界線(xiàn)為園區(qū)用戶(hù)。DN250管道經(jīng)過(guò)5#冷再、熱再，6#機(jī)冷再、熱再之后接出。并在閥門(mén)周?chē)O(shè)置減溫器、減壓器，將蒸汽匯合，為聯(lián)箱不斷供熱。蒸汽管道DN350設(shè)置2根，從供熱聯(lián)箱抽出，敷設(shè)路線(xiàn)為廠(chǎng)區(qū)路高支架，選擇架空安裝形式，鋪設(shè)方向朝南。

2 管網(wǎng)設(shè)計(jì)

供熱管網(wǎng)管徑設(shè)計(jì)階段，要結(jié)合實(shí)際，綜合考慮蒸汽、管道壓力及管道水力值，本文在熱負(fù)荷基礎(chǔ)上，開(kāi)展設(shè)計(jì)探討，結(jié)合實(shí)際計(jì)算出管網(wǎng)的水力承受數(shù)值，確定最大流量，合理設(shè)計(jì)管徑，分析流量情況。

2.1 管網(wǎng)水力計(jì)算參數(shù)

結(jié)合用戶(hù)蒸汽參數(shù)使用需求，科學(xué)判定，合理需求，確定管網(wǎng)水力數(shù)值。供熱管網(wǎng)蒸汽參數(shù)設(shè)置包含：蒸汽操作溫度、末端參數(shù)要求、控制參數(shù)。蒸汽操作溫度設(shè)置為280℃，操作壓力為1.5MPa。末端參數(shù)壓力為1.0MPa。參數(shù)溫度為220.0℃，管內(nèi)粗糙度為0.10mm-0.20mm。

2.2 水力數(shù)值計(jì)算依據(jù)

本設(shè)計(jì)綜合考慮了近期熱負(fù)荷數(shù)值，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，獲得了管網(wǎng)水力數(shù)值，并考慮蒸汽、管道壓力。對(duì)比前后投資，綜合考慮，篩選出最佳的管徑方案。園區(qū)內(nèi)管徑設(shè)計(jì)，以用戶(hù)參數(shù)為準(zhǔn)，切實(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)使用許球球，合理確定管道內(nèi)的負(fù)荷數(shù)值。同時(shí)考慮園區(qū)情況，明確負(fù)荷量的不確定性，實(shí)施雙管敷設(shè)建設(shè)方案。

表1 工況一計(jì)算結(jié)果

2.3 水利數(shù)值結(jié)算結(jié)果

水力計(jì)算表內(nèi)A點(diǎn)為聯(lián)箱出口處，B為產(chǎn)業(yè)園終點(diǎn)處。

工況一：結(jié)合近期內(nèi)最大流量，合理設(shè)置管網(wǎng)管徑，單一管線(xiàn)負(fù)荷為50t/h，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，獲得的結(jié)果如下表1所示。

基于表1數(shù)據(jù)能夠得知，電廠(chǎng)蒸汽聯(lián)箱出口參數(shù)為1.50MPa，運(yùn)行工況為280℃，管線(xiàn)從電廠(chǎng)內(nèi)接出，為DN350管線(xiàn)，能夠滿(mǎn)足近期的最大用汽情況，可滿(mǎn)足末端的參數(shù)要求。

工況二：?jiǎn)胃芫€(xiàn)負(fù)荷均為35t/h，起點(diǎn)編號(hào)為A，終點(diǎn)編號(hào)為B，管道流量為35.0t/h，管道管徑為DN350mm，管段展開(kāi)長(zhǎng)度為4600m，計(jì)算長(zhǎng)度為5980m，起點(diǎn)壓力為1.50MPa，起點(diǎn)溫度為280.0℃，終點(diǎn)壓力為1.29MPa，終點(diǎn)溫度為234.2℃。

基于數(shù)據(jù)可得知，電廠(chǎng)蒸汽聯(lián)箱出口參數(shù)為1.50MPa，在280℃工況下，DN350管線(xiàn)從電廠(chǎng)內(nèi)接出，可滿(mǎn)足近期的平均用汽情況，實(shí)現(xiàn)參數(shù)提升。

工況三：假設(shè)單根管線(xiàn)負(fù)荷最小為24.5t/h，起點(diǎn)編號(hào)為A，終點(diǎn)編號(hào)為B，管道流量為35.0t/h，管道管徑為DN350mm，管段展開(kāi)長(zhǎng)度為4600m，計(jì)算長(zhǎng)度為5980m，起點(diǎn)壓力為1.50MPa，起點(diǎn)溫度為280.0℃，終點(diǎn)壓力為1.29MPa，終點(diǎn)溫度為224.8.2℃。

經(jīng)過(guò)計(jì)算得知，電廠(chǎng)蒸汽聯(lián)箱出口參數(shù)設(shè)置為1.50MPa，在280℃工況下，從電廠(chǎng)內(nèi)接出DN350管線(xiàn)，可滿(mǎn)足近期最小用汽情況，末端參數(shù)余量較大。

3 建議

3.1 供汽聯(lián)箱設(shè)計(jì)建議

供熱蒸汽本身是對(duì)外供熱，其服務(wù)對(duì)象不僅僅是一戶(hù)人家，供熱蒸氣源也不止一處。為確保蒸汽混合均勻，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置入口與出口，本項(xiàng)目使用供汽聯(lián)箱。將其視作為匯集母管，主要是匯集供熱蒸汽，橫截面積應(yīng)當(dāng)大于供熱蒸汽入口管道的面積之和。供汽聯(lián)箱布置在閥門(mén)附近，合理設(shè)置長(zhǎng)度，科學(xué)布置相關(guān)接口[2]。

3.2 桁架的使用

供熱蒸汽管道一般布置在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)或廠(chǎng)區(qū)外，會(huì)穿越道路及公路，公路寬度設(shè)置為10.0m或以上，管道支吊架允許的最大間距為10.0m。廠(chǎng)區(qū)道路或廠(chǎng)外公路中間要設(shè)置支吊點(diǎn)，不設(shè)置支墩，主要是為避免影響交通。還要結(jié)合地域情況，合理設(shè)計(jì)桁架，科學(xué)使用桁架結(jié)構(gòu)，一般將桁架跨度設(shè)置為20.0m以上，或可在桁架上設(shè)置鋼梁，進(jìn)行生根點(diǎn)管道支吊。由于桁架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，施工周期較長(zhǎng)，施工成本較高，要綜合考慮，若非必須要使用，可減少這類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，以此降低施工成本[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合工況，從廠(chǎng)區(qū)內(nèi)接出2根蒸汽管道，路徑、管徑、流量也相同，電廠(chǎng)蒸汽聯(lián)箱出口參數(shù)設(shè)置為1.5MPa，外供溫度為280℃，結(jié)合用戶(hù)需求，合理設(shè)置參數(shù)，以此滿(mǎn)足用戶(hù)的使用需求。