供熱管網(wǎng)設(shè)計及施工技術(shù)分析

張曉蕾

摘?要：通過科學(xué)的供熱管網(wǎng)設(shè)計，人們可以確定熱負荷指標，明晰熱負荷分類，編制出合理的供熱管網(wǎng)設(shè)計方案。關(guān)于管道設(shè)計圖紙、系統(tǒng)運行水壓圖等，人們都應(yīng)根據(jù)供熱管網(wǎng)的設(shè)計和敷設(shè)，通過城市供熱循環(huán)系統(tǒng)的測算，得到精確的數(shù)據(jù)，為保證供熱管網(wǎng)運行的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：市政供熱;供熱管網(wǎng);管網(wǎng)設(shè)計

引?言：城市小區(qū)供熱管網(wǎng)的設(shè)計與敷設(shè)既保證了對居民的冬季供熱需求，也有助于提高城市居民的生活質(zhì)量，居住幸福感和滿意程度。做好城市小區(qū)供熱管網(wǎng)的設(shè)計與敷設(shè)工作是確保供熱管網(wǎng)系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行的首要前提。當下我國城市集中供熱管網(wǎng)在設(shè)計施工上依然存在一定的問題，從而造成了不必要的能源損耗與浪費，因此需要進一步加強對整個城市集中供熱管網(wǎng)的設(shè)計施工及優(yōu)化研究，通過對集中供熱管網(wǎng)設(shè)計進行科學(xué)合理的優(yōu)化，降低能源消耗，提升供熱經(jīng)濟性，對于促進我國城市實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

一、市政熱力管道概述

1.市政熱力管道工程的設(shè)計原則

市政熱力管道工程的設(shè)計應(yīng)遵循《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》（CJJ34-2010）和《發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計算技術(shù)規(guī)程》（DL/T5366-2014）等規(guī)定。設(shè)計階段，人們要掌握相關(guān)設(shè)計規(guī)范和規(guī)程，遵從熱網(wǎng)設(shè)計的原則，進行熱力工程設(shè)計。其主要對象是熱源至熱用戶之間的供熱管網(wǎng)，適用范圍為：熱水管道不能大于2.5MPa，溫度不能大于150℃，蒸汽管道的壓力不能大于1.6MPa，溫度不能大于350℃[1]。

2.市政熱力管道布置類型

供熱管線布置類型分為地下敷設(shè)和地上敷設(shè)兩種方式。①地下敷設(shè)。這種方式不影響城市交通和市容，是城市供熱廣泛采用的敷設(shè)方式。地下敷設(shè)又分為有溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)。有溝敷設(shè)是指，供熱管道敷設(shè)在地溝內(nèi)，管道本身不承受外界荷載。直埋敷設(shè)是指，管道直接埋設(shè)于土壤之中，無地溝，管道本身直接承受外界荷載，造價低，施工簡便，是一種有發(fā)展前途的敷設(shè)形式。②地上敷設(shè)。也稱架空敷設(shè)，其造價便宜，維修方便，多用于工業(yè)區(qū)、郊區(qū)、地下水位高、永久凍土區(qū)、濕陷性土壤區(qū)等地質(zhì)構(gòu)造特殊的地區(qū)，以及跨越鐵路、公路、河流等地段。多數(shù)設(shè)專用支架。根據(jù)支架高度不同，分為高支架、中支架、低支架和地面敷設(shè)。高支架的高度在4.5米以上，一般在跨越公路、鐵路等障礙物時采用;中支架高度為3米左右，在一般工業(yè)區(qū)內(nèi)采用;低支架高度為0.5-1米左右，在城郊空曠地區(qū)或工業(yè)區(qū)沿工廠圍墻敷設(shè)是采用;地面輻射是利用管枕將管道墊起，和地面保持一定的間隙作排水用，只在地面相當平整時采用。

二、城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)勢

1.有效降低熱能損失。

就城市供熱管網(wǎng)來分析，其往往選用集中的供熱模式來開展管網(wǎng)運行，而集中供熱模式視角下的管網(wǎng)運行，可以依托相關(guān)控制系統(tǒng)，進一步依據(jù)室內(nèi)外氣溫對內(nèi)部介質(zhì)溫度及流量等予以調(diào)控，最終保證供熱溫度符合要求。集中供熱模式一方面可以精準的采集用戶的取暖要求另一方面還可以確保能源的合理配置，經(jīng)濟效益以及社會效益明顯。除此之外，集中供熱管網(wǎng)的運行也離不開計量表的設(shè)計，依據(jù)實際情況設(shè)計的計量表可以對供熱管網(wǎng)的運行實施有效的監(jiān)管。

2.有效減少運行污染。

城市集中供熱管網(wǎng)的另一大優(yōu)勢在于節(jié)能環(huán)保性強，分析其原因，主要在于集中供熱管網(wǎng)的熱源集中且運行方式合理，對于鍋爐具備極高的利用率，同時還可以有效的運用余熱，進而極大程度的避免了熱量的損失。與此同時，城市集中供熱管網(wǎng)中使用的鍋爐規(guī)格遠遠大于一般鍋爐房中配置的鍋爐，而大規(guī)格的鍋爐能夠更加有效的實現(xiàn)能源的運用。除此之外，隨著管網(wǎng)技術(shù)的日新月異，對于廢料廢渣的再利用也逐步興起，一方面有效的減少了城市集中供熱管網(wǎng)運行中帶來的污染，另一方面通過廢料再利用拓展了供熱管網(wǎng)熱能的來源。

三、城市集中供熱管網(wǎng)的不足

1.管網(wǎng)布局全局性欠佳。

城市建設(shè)隨著時代發(fā)展也在日新月異，然而現(xiàn)階段部分城市集中供熱管網(wǎng)在設(shè)計和建設(shè)過程中卻缺乏全局性以及整體性，沒有很好的從整體規(guī)劃的角度開展管網(wǎng)設(shè)計，導(dǎo)致后續(xù)的管網(wǎng)無法與建成管網(wǎng)有機融合，在一定程度上阻礙了城市化的進程。

2.過于偏重靜態(tài)運行。

現(xiàn)階段的部分城市集中供熱管網(wǎng)在運行方面過于偏重靜態(tài)，主要依賴于一些固化的調(diào)節(jié)模式，而未能充分考慮管網(wǎng)存在的熱惰性，進而引發(fā)了諸多的熱能損失。

四、城市集中供熱管網(wǎng)設(shè)計優(yōu)化

1.管徑設(shè)計優(yōu)化

城市集中供熱管網(wǎng)的管徑對于整體供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的負載能力和供熱效率有著直接的影響，因此需要做好對其的優(yōu)化設(shè)計，從而使得供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的負載能力和供熱效率得到有效的提升。在實際優(yōu)化設(shè)計中，需要結(jié)合實際，確定管徑最大值。與此同時，由于供熱管網(wǎng)直徑具有一定的離散性，因此設(shè)計時需要做好多種不同管徑的組合，保證管徑控制在科學(xué)合理范圍內(nèi)。不同管段的管徑之間，設(shè)計優(yōu)化時應(yīng)依照管段理論流量與比壓降大小來確定，流量大小則由實際熱負荷需求來決定，因此在實際優(yōu)化設(shè)計中，需要準確核算不同管段實際熱負荷，以此為依據(jù)，準確預(yù)測管網(wǎng)負載能力，并預(yù)留一定的富余，為后續(xù)的擴容奠定堅實的基礎(chǔ)。此外，管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計還應(yīng)具有一定的前瞻性，能夠跟得上城市發(fā)展規(guī)劃的腳步，以滿足不斷增長供熱負荷需求。在充分考慮經(jīng)濟性的前提下，做好管網(wǎng)直徑的優(yōu)化，可以有效避免不必要的重復(fù)性投入，提升資源利用率，滿足人們的供熱需求同時，達到良好的經(jīng)濟成效。

2.管網(wǎng)運行方式優(yōu)化

伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)的普及，各種高精度智能監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)逐漸成為了可能，對于集中供熱管網(wǎng)運行優(yōu)化也帶來了空前的機遇。供熱管網(wǎng)在實際運行過程中，很難完全避免能源浪費與損耗，但通過對城市集中管網(wǎng)供熱優(yōu)勢加以充分利用，并在優(yōu)化設(shè)計過程中應(yīng)用當下的智能技術(shù)，從而實現(xiàn)對城市集中供熱管網(wǎng)運行的實時監(jiān)測與控制，能夠有效的將管網(wǎng)運行帶來的能源浪費與損耗降至最低，通過將熱工科技術(shù)和現(xiàn)代智能技術(shù)相融合，從而促使整個供熱管網(wǎng)運行效率得到顯著提升，減少了不可控因素對管網(wǎng)運行帶來的不利影響，同時也為供熱管網(wǎng)精細化管理實現(xiàn)提供了可能。當下在管網(wǎng)運行方式優(yōu)化上，還需要建立完善規(guī)范的操作流程和管理體系輔以必要的支撐，同時滿足硬件與軟件設(shè)施配套要求，才能促使整個供熱管網(wǎng)運行方式得到有效的優(yōu)化與發(fā)展。

3.補償器優(yōu)化設(shè)計

補償器是集中供熱管網(wǎng)高溫加熱系統(tǒng)重要的一部分，在補償器數(shù)量確定上，主要考慮管道安全補償補償器的最大溫度變形以及管道自身強度、固定墩推力等因素帶來的影響，科學(xué)合理的實現(xiàn)補償器數(shù)量的確定。在針對補償器的選型及優(yōu)化設(shè)計中，需要結(jié)合管道實際設(shè)計形式以及管道所在的位置來確定，當下幾種比較常用的管道補償器主要包含以下幾種，如方形補償器、套筒補償器、波紋補償器與旋轉(zhuǎn)補償器等。在進行補償器優(yōu)化設(shè)計過程中，需要做好補償器的設(shè)置布局，以實際補償器的跨度位置來進行計算，根據(jù)最終的計算結(jié)果，來確定管架支撐間距，以防止發(fā)生長距離管道運動致使整體管道運行遭受影響。

五、供熱管網(wǎng)施工措施

供熱管網(wǎng)施工過程中需要注意的問題施工是設(shè)計的具體體現(xiàn)，供熱管網(wǎng)施工質(zhì)量的好壞直接影響到供熱管網(wǎng)的供熱效能和使用壽命，這就要求全體施工技術(shù)人員和施工管理人員，務(wù)必要嚴格遵守相關(guān)的國際施工規(guī)范及技術(shù)標準。具體而言，

1.施工前的準備階段

施工前需要對供熱管網(wǎng)項目設(shè)計預(yù)案及預(yù)算進行校核，確保其在理論上的可行性。具體而言，需要做到以下幾個方面。第一，要做好施工組織設(shè)計工作。涉及到對施工工藝、施工技術(shù)、施工原料、工期劃分、進度安排所有施工環(huán)節(jié)。第二，要做好供熱管網(wǎng)設(shè)計項目的質(zhì)量驗收工作。對于設(shè)計項目中的管道、部件、閥門、建材等要完全按照貨單要求、逐一核實，并邀請相關(guān)的施工技術(shù)人員校對施工部件的尺寸、規(guī)格等信息，確保所用建材能夠完全滿足項目施工要求。第三，要做好對整個供熱管網(wǎng)設(shè)計及施工的預(yù)算工作，避免資金濫用，合理優(yōu)化建材資源配置。

2.地溝式管網(wǎng)敷設(shè)技術(shù)

以通行式地溝管道敷設(shè)方式為例，要選擇型鋼作為管線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)支架，根據(jù)供熱管線安裝的設(shè)計需要，合理確定支架的安裝坡度。在安裝型鋼支架過程中，要做到平直牢固，對于多層管道工況，要先從最下面一層開始安裝，逐層進展。在地溝管網(wǎng)焊接工作上，要注意精確定位焊接位置，以此來保證焊接質(zhì)量及焊接面的齊整度。在管線安裝過程中，倘若出現(xiàn)管線伸縮等情況，需要相關(guān)施工技術(shù)人員做好預(yù)拉伸工作，以確保管線之間的有效銜接。

3.直埋管網(wǎng)敷設(shè)技術(shù)

在直埋管網(wǎng)施工過程中，需要注意以下四點。第一，要嚴格審核建材及管材質(zhì)量，確保其質(zhì)量完全達標，絕對禁止出現(xiàn)管道破損、銹蝕等情況。此外，供熱管線在正式鋪設(shè)之前，還必須對管材進行加工清理，特別是在管道焊接兩端的V形破口內(nèi)部常會有雜質(zhì)，要提前清理，確保焊接面整潔干凈。第二，對鋪設(shè)好的供熱管道系統(tǒng)要采取相應(yīng)的保護性措施，用來保護管道免遭損壞，延長管道的使用壽命，減少管道的維修次數(shù)。目前，應(yīng)用較為成熟的供熱管道外加保護措施有外加鋼筋混凝土管，在供熱管道一定管線距離內(nèi)設(shè)置檢查井和排水排氣裝置，用以敷設(shè)好的供熱管線系統(tǒng)的檢修與維護。第三，在進行溝內(nèi)吊裝下管工作時，要提前在溝內(nèi)管道間的接口處挖設(shè)工作坑，工作坑的深度要控制在管道低段200mm以下的位置。在焊接管道之間的接口時，通常是采用分層焊接技術(shù)。由下往上，一層焊接結(jié)束后要及時清理，然后再進行下一層焊接。此外，供熱管道焊接結(jié)束以后，還要進行壓力試驗，防止出現(xiàn)裂縫、漏氣等事故。

4.管道防腐技術(shù)

供熱管道在長期的使用過程中勢必會在其表面產(chǎn)生銹蝕等現(xiàn)象，其中最為常見的便是電化學(xué)銹蝕，因此，要提前做好供熱管線的防腐蝕工作。一般而言，供熱管線及其周圍附件的防腐蝕處理大都是在其表面刷涂一層防銹耐熱漆。在表面溫度小于60℃，或者不做保溫處理的條件下，可以在管道表面涂兩邊瀝青漆。在使用直埋敷設(shè)方式鋪設(shè)供熱管線時，型鋼支架表面要先刷一遍紅丹防銹漆，再刷一遍設(shè)和漆，才能有效防止其表面銹蝕。值得注意的是，在對供熱管道及其周圍附屬設(shè)備進行刷漆處理之前，需要預(yù)先清除金屬表面的雜質(zhì)、灰塵、銹跡、焊渣等，還要注意刷涂的漆層的厚度。

結(jié)?語：

綜上所述，城市集中供熱管網(wǎng)建設(shè)是我國城市最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，需要我們認識到當下管網(wǎng)設(shè)計存在的不足之處，通過采取有效措施進一步加強對城市集中供熱管網(wǎng)的設(shè)計優(yōu)化，從而有效提升供熱管網(wǎng)運行經(jīng)濟效益性，提升供熱資源利用率，從而為我國城市平穩(wěn)運行發(fā)展提供有力的保障

參考文獻

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