沈阳波纹补偿器(论城市供热管网的优化设计)

Posted 2023-05-31

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沈阳波纹补偿器(论城市供热管网的优化设计)

论城市供热管网的优化设计

宗延萍

(东营市市政工程设计院山东东营 257091)

摘要: 供热管网的合理的布局是城市建设和发展的前提条件。本文首先对我国城市供热管网的特点与常用设计技术进行了探讨，指出在供热管网的设计和运行中，应从热网优化的具体要求出发。同时从7个方面来阐述如何搞好城市的供热管网优化设计问题。

关键词：供热管网优化设计敷设

随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示其重要性，特别是供热管网越来越多地走向人们的生活，热电厂集中供热和区域集中供热急剧增加。但是由于供热管网工程规模大、造价高，而且影响面广，使用期限短等缺陷，造成不应有的浪费，涉及城市规划建设和环境美化。那么保证供热质量能否把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计中选择最优方案、进行搞好城市的供热问题。

1 我国城市供热管网的特点与常用设计技术

城市供热管网的特点是热用户分布区域广、分支多。在管网发生事故时，通常允许有若干小时的停供修复时间。同时有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时就将热网像市政给水管网一样成网格状布置，但这样存在一定的问题，热水力工况和控制十分复杂，同时网格状管网投资非常高。在现阶段，我国城市供热管网优化设计的研究一般是先建立数学模型，以投资、运行和维护的总和最小为目标函数，把实际工程的要求作为约束条件，然后用某种最优化方法，求出实际问题的最优解。最早的管网优化设计模型仅是针对树状管网建立的，后来发现这些模型不能广泛应用于实际的管网优化设计中，无法取得很好的结果。在充分考虑系统的安全性和经济性的前提下，笔者认为城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置。在规划设计时，根据城市规模、热用户分布及热源位置布置几条输配主干线，在实施过程中根据供热能力和热用户情况，逐步完善不同的主干线。

2 城市供热管网的优化设计

2. 1 连接方式及供回水温度

对于城市热力网工程，由于工程比较大，我们建议采用间接连接方式有利于降低工程造价，避免水力失调，降低用户间相互干扰，提高供热质量，并且便于运行维护。同时一次网供回水温度的高低直接决定着工程的造价，从减小供回水管径的角度来看，较大有供回水温差，可以缩小管径，我们建议大多数城市地区一、二次网供回水温度为：一次网130/ 70℃；二次网85 / 60℃。

2. 2 供热管网的敷设方式

城市供热管网敷设方式分为架空、地沟和直埋三种方式。直埋敷设与架空敷设相比，具有不影响城镇景观、热损失小的优点; 与地沟敷设方式相比，具有占地少、施工周期短、维护量小、使用寿命长等优点，在供热行业得到了广泛应用。同时经过20 年的发展，供热行业对直埋敷设的设计理论及应用技术都有了较深入的研究，直埋敷设方式已成为一项较为成熟的技术，在城市供热管线实际运用中直埋管线也得到了广泛的应用。同时许多设计人员认识到，即使直管段的温度应力水平超过屈服极限，直管也不会出现破坏，这样充分肯定了应力分类法的正确性。同时还可大大降低供热管网直埋敷设的投资，供热管网直埋敷设得到了更加广泛的应用。

2. 3 热网管径的确定

管网设计时，各管段的直径是根据供热管网各管段的计算流量和比压降范围来选定，而流量大小最终由热负荷而确定。管径确定前，需要对各管段的现有热负荷进行准确计算，对负荷将来的增容进行合理预测。

2. 4 热网主干线的布置

随着我国城市集中供热热源点的减少，供热半径相对增大，供热管网的建设投资大，一般占整个供热工程总投资的50％以上。热网主干线力求接近热负荷密集区，避免管线过长，造成阻力损失及投资增大。一般供热管网是以平均比压降最小的环路为主干线，对于热水供热管网，由于各用户系统的阻力损失相差不大，通常是把热源传到最远的热用户的环路作为供热管网的主干线。

2. 5 供热管道的热补偿

热补偿是供热管道非常重要的技术问题，我们建议应充分利用管道的转角进行自然补偿。较为常用的补偿器有套筒补偿器及波纹补偿器。套筒补偿器及波纹补偿器可设在人井内，也可采用直埋。与补偿器相对应的是固定支架，埋地固定墩处的钢管、钢架不应外露，应作可靠的防腐措施。管道的热伸长、管道对固定墩的推力要进行认真的计算，由于土壤的摩擦力、补偿器的补偿量在生产中已有富裕，设计时对补偿器补偿量的富裕可适当减小。直埋敷设的回填土应分层夯实，保证夯实系数，确保固定墩的稳固和对管道的约束。

2. 6 蒸汽系统的使用

蒸汽系统一般不作为采暖供热的介质，主要是单独供给城市公共建筑，比如游泳场馆等需要使用蒸汽的地方。由于蒸汽使用不连贯的特点，容易造成管路的气击、水击现象，造成对管路的破坏，尤其是对补偿器的破坏，因此，应该尽可能地减少蒸汽管路的附件数量。可完全不设套筒补偿器及波纹补偿器，减少管路的维修，减少管路故障造成的停气，使供气得到保证。由于蒸汽管道的腐蚀较强。地沟内的蒸汽管道应采用无缝钢管, 壁厚应留有余量。由于蒸汽管道的温度较高 , 保温材料应选择耐温、造价低廉的岩绵管壳, 但由于其惧水的特性, 采用油毡和玻璃丝作为外保护层时, 应严格按照要求进行施工, 保证外保护层的严密、紧固。

2 . 7 协调与配合

供热管网的设计只是城市的配套辅助工程之一，做好与其它专业和系统的协调与配合也是一项重要的设计配合工作。比如在外网敷设时应详细征求建筑规划、结构、地质勘探、电力及通信部门的意见，以保证管路敷设的畅通；架空敷设时应注意架空高度能否满足河流及道路通行的要求，在有输配电线路时，管道是否应加设防护；排水是否与供热地沟碰撞或交叉等等问题。同时在管网工程经常会碰到一些不可预见的实际问题，如：地下管线、电缆、不明建筑物等，因此，对可能产生的问题要有心理准备，一旦发生问题能及时拿出解决方案。

总之，城市供热管网的设计合理与否正常直接关系到居民生活质量，一项好的设计可以使产品的性能得以充分发挥，可以最大限度地减少施工中的困难，降低工程造价。在设计过程中我们应遵循技术先进、经济合理、安全适用的原则进行合理设计。随着生产的发展，人们生活水平的提高，城市热能的消费量将愈来愈大，它给管网的设计和施工带来了新的挑战，也给管网正常运行的合理调节提出了新的课题，相信随着供热设计技术的不断提高，这些问题都能迎刃而解。

参考文献

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