長距離輸煤棧橋利用供熱管網供暖設計應用

杜梅霞

摘 要： 介紹了長距離輸煤棧橋利用供熱管網與棧橋供暖相結合的工程案例。本案例節省供暖設備，降低初投資，便于工程運檢。經過3個供暖季的運行檢驗，運行效果較好，對類似工程有借鑒意義。

關鍵詞： 長距離輸煤棧橋;供暖;供熱管網;設計應用

長距離輸煤棧橋在大型煤炭基地、煤化工、電廠、煤炭物流園中較多，傳統棧橋供暖一般將棧橋劃分若干段，設置多個供暖系統，保證供暖效果并方便運維。此方式有室內供暖系統和室外供熱管網兩套系統。葫蘆素礦井選煤廠至圖克工業園區棧橋輸煤系統工程供暖與傳統做法不同，利用供熱管網回水管替代棧橋供暖系統，既簡化工程系統，節省工程投資，且供暖效果良好，為類似工程提供借鑒價值。

1 工程概況

葫蘆素礦井選煤廠至圖克工業園區棧橋輸煤系統供熱工程位于內蒙古鄂爾多斯，隸屬中天合創能源有限責任公司。本工程承擔圖克工業園區至葫蘆素礦井選煤廠換熱站之間的熱網輸送功能及輸煤棧橋的供暖功能。本工程全長3.6km，輸送150/90℃高溫熱水，輸熱能力44381kW。

2 設計中解決的問題

本工程利用供熱管網設計巧妙解決了輸煤棧橋供暖，設計過程中重點考慮、解決了以下問題：

2.1 管網敷設形式選擇

供熱管網有多種敷設方式，直埋、架空、綜合管廊。本項目長度3.6km，且跨越鐵路、公路、河塘等多種地形。本項目經過多方案技術經濟比較，確定輸煤棧橋內綜合管廊敷設方案。此方案優點：一棧橋供暖與供熱管網結合，簡化工程，降低投資;二便于管網的運維;三棧橋的消防、沖洗管道可以利用綜合管廊敷設。缺點：一綜合管廊使棧橋寬度加寬1.7m;二綜合管網荷載、溫差變形產生的作用力作用于棧橋，增加棧橋基礎荷載。

2.2 供暖熱媒確定

《建筑設計防火規范》GB50016-2014第9.2.1條“輸煤廊的散熱器表面溫度不應超過130℃。”[1]本規定是防止散熱器表面溫度過高，導致自燃發生而設定的。本供熱管網熱媒150/90℃高溫熱水。從安全角度考慮，棧橋供暖選用90℃回水作為棧橋供暖熱媒。

2.3 供暖形式確定

葫蘆素礦井、選煤廠的熱負荷分為常年性熱負荷7500kW，需全年供應;季節性熱負荷28898kW，僅供暖季供應。

根據負荷性質，熱網回水分為常年性負荷回水管和季節性熱負荷回水管。季節性回水管與棧橋供暖運行時間一致，利用此回水管替代棧橋供暖系統的散熱器，技術可行，需校核散熱量是否滿足棧橋的供暖要求。

經計算熱網供水管道直徑為D478X10，常年性熱負荷回水管道直徑為D325X8，季節性熱負荷回水管直徑為D426X9。經核算，棧橋設計溫度8℃時，D426X9季節性負荷回水管散熱量滿足棧橋耗熱熱負荷，且回水管溫降不到2℃，回水溫度也滿足換熱站回水要求。確定D426X9季節性負荷回水管作為棧橋散熱器向棧橋供暖。

2.4 熱網供、回水管位置確定

綜合管線布置中一般熱力網管道高于給排水管道。[2]本棧橋綜合管線中除了3根供熱管道，還包括消防管道、沖洗管道、礦井水管道、氮氣管道，綜合考慮管道的運行、安裝、檢修、兼顧供暖功能等因素，熱網的保溫供水管D478X10布置在管廊最下層;不保溫回水管D426X9布置在次底層，距地面1.35m，與棧橋外窗高度接近，利于加熱棧橋內和外窗附近冷空氣;保溫回水管布置在第三層。

2.5 固定支架位置確定及荷載計算

供熱管網運行中的溫差導致熱網熱脹冷縮產生應力，應力計算和固定支架位置的選擇和確定，影響管廊的安全可靠運行。固定支架位置選擇和確定包括固定支架間距確定、固定支架受力計算。經計算本供熱管網固定支架間距為70～120m;支架優先布置在棧橋的結構基礎上或附近，并采取技術措施抵消或減少固定支架受力。

2.6 補償器選用與設置

管網優先利用自然補償。無自然補償處選用無推力套筒補償器補償。此補償器可忽略補償器軸向推力，減少對固定支架的推力作用。補償器采用兩個補償器臨近布置，[3]可抵消固定支架兩端部分或全部的作用力，減少固定支架受力，從而降低傳遞到棧橋基礎上荷載，從而降低結構基礎費用。

2.7 活動支架計算

熱網活動支架跨度大小直接決定管道支架的數量。跨度太小造成管道支架過密，支架費用增高，在保證管道安全和正常運行的前提下，應盡可能地增大管道的跨距，降低支架費用。管道支架允許跨距取決于管材的強度、管子截面剛度、外荷載的大小、管道敷設的坡度及管道允許的最大撓度。管道支架允許跨距的計算根據強度和剛度兩個條件進行，公式1-1[4]是按強度條件確定的支架最大允許跨距：公式1-2[4]是按剛度條件確定的支架最大允許跨距。

本工程支架間距確定為3m。支架包括滑動支架和活動支架，臨近補償器的支架為滑動支架，其它為活動支架。

3 運行情況

本工程自2015年12月開始運行至今，已歷時3個供暖季，管網運行參數正常，熱網系統安全、平穩，棧橋供暖滿足設計要求，用戶對運行效果滿意。

4 結論

本工程是供熱管網與棧橋供暖相結合的工程案例。它為此類工程提供工程思路及借鑒，引發供暖設計思考。

參考文獻：

[1]建筑設計防火規范（GB50016-2014）[S].中國計劃出版社，2014.123.

[2]城鎮供熱管網設計規范（CJJ34-2010）[S].中國建筑工業出版社，2010.26.

[3]室外熱力管道安裝（01R413）[S].中國建筑標準設計研究所出版，2001.46.

[4]施振球.動力管道手冊[M].北京：機械工業出版社，1994.424-429.