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1、集中供热管网改造工程技术设计几点体会2008/5/23/【摘要】本文针对阜新市集中供热一期管网改造工程，归纳总结了设计中热负荷、计算参数、管网敷设及补偿方式、管道保温和保护层等问题的设计体会，最后得出了该工程的综合经济分析结论。 【关键词】供热外网设计 热负荷计算 参数 敷设方式 补偿器 一、概况 阜新市集中供热一期工程管网干线敷设于1981年，热源为阜新发电厂，现负担着阜新市中心区域180万平方米的供热负荷。管网现运行参数为供水温度60，回水温度45。原管网采用架空、地沟、直埋的多种敷设方式，沿线开口支线达54处，沿线阀门为1.0MPa闸阀，补偿器为方型补偿（两处）和老式套筒补偿器。管道保温
2、材料为岩棉或珍珠岩瓦块，外保护层为两布三油。 一期管网设计使用年限16年，已超期服役8年，管网腐蚀及附件老化问题日益严重，存在着极大的安全隐患，而且该区域管网现已超负荷运行，更无法满足阜新市中心区域供热负荷不断增长的需求。故此，对阜新市集中供热一期管网改造工程，本着改造更新和扩充能力并举的设计原则，对设计热负荷的确定，设计计算参数的选定，管道敷设及补偿方式的选择，管道保温、保温层的计算等问题进行了详尽的技术、经济分析，较好地兼顾了经济效益、社会效益和环境效益。 本文对阜新市集中供热一期管网改造工程技术设计的几点体会进行归纳、总结，同时，以该工程为例，得出了综合经济分析结论。 二、管网热负荷的确
3、定要具有合理性、全局性和前瞻性 （1）合理性: 对管网热负荷现状的调查要详尽,周密.重点是考虑现有负荷在采暖、生活热水等方面有无增减的可能性,调查民用住宅和工业、企业单位的负荷比例,以便结合实际情况,确定热指标和热负荷； （2）全局性: 确定热负荷时应立足于整个城市热网的联网运行,重点是联网区域管网负荷的调整问题。在考虑各热源能力及相应热网负荷的基础上,不但要满足本工程管区域内的热负荷需求,同时要兼顾其他区域热负荷的增长和联网运行的调峰功能。 （3）前瞻性: 大型供热外网工程的设计使用寿命要达到1520年，而要对城市的发展进行规划、预测是非常困难的。所以，不但要根据现有的城市总体规划和城市热力
4、规划来确定民用采暖与生活热负荷的逐年增长量,更要结合城市日新月异的发展，作出方向性的待发展负荷远景分布规划,以便设计时确定负荷及进行管径计算。 对于大型供热外网工程，建设规模大，初投资数额大，只有从以上三方面出发，确定的管网热负荷才最为准确，才能最大限度地避免管网建成几年后，热网的输出能力就逐渐滞后于城市建设的问题，从而最大限度地避免热网的重复建设，保证城市发展。 三、确定设计计算参数不但要科学合理,也要灵活可行 供热外网工程设计中，计算参数是热网水力、热力计算的前提，是热网设计的关键问题.在此次阜新市集中供热一期管网改造工程设计时，不仅依据阜新市集中供热一期管网改造工程可行性研究报告中的经济
5、技术比较结论，参照热源（阜新发电厂）现行供热参数及管网现状,确定了管网的水力计算参数：供水温度60，回水温度45。而且考虑未来1020年后，增大热网输出能力的要求，将管网的热力计算参数确定为：供水温度70，回水温度50。 前面提到,大型供热外网工程的设计使用寿命要达到1520年，而城市的发展日新月异,根本无法预测、规划未来1015年后城市的热网负荷.尤其管网改造工程，必须与目前城市热网现状协调一致，否则既无法与现有热源匹配,更无法进行全市的联网运行调节。本工程设计中采用了以上两套计算参数，目前，供水温度60，回水温度45，设计热指标为65w/m2条件下，管网的供热面积可达到280万平方米；当电
6、厂首站出口温度参数提高到供水温度70，回水温度50时，热网干线可增带93万平方米热负荷，供热面积可达到373万平方米。即可以随着热网区域内负荷的增长，提高运行参数，分阶段地调整热网的输送能力供热采暖网。 如此，既可保证现阶段管网改造后与其它区域联网运行的需求,又预留了调整管网输送能力的空间,对于这种大规模的管网改造工程是非常灵活,非常科学的。 四、管网的敷设、补偿方式要针对管网敷设路由的具体情况,进行选择确定 热网的敷设分为架空、地沟、直埋等几种敷设方式，相应的管道补偿也有自然补偿，方胀、波纹管、套筒等补偿器补偿,以及目前逐渐推广的无补偿直埋等多种方式。进行大型供热外网工程设计,要分析各段管网
7、敷设路由的不同现状,对于改造工程，首先要尽量利用原有的土建（地沟、支架等）结构，再对各种敷设方式的保温、补偿器、土建等各方面进行经济技术分析,针对不同管径的管段，多样、灵活地选择技术可行、投资经济的敷设、补偿方式。 例如，此次阜新市供热一期管网改造工程的设计方案,自热源首站出口的干线部分原来采用架空敷设，利用方型补偿器及管道自然补偿。此次改造工程设计，首先进行了原有高、低支架的校核鉴定。依据鉴定结论，尽量利用现有支架,重新设计固定支墩。对东、西环支线,则根据规划路由和管道设计管径大小，逐段选择了地沟、直埋等敷设方式。选择敷设方式,不光要注重技术可行,投资经济,还要兼顾施工对环境的影响。如东环支
8、线,经过经济技术比较计算,采用地沟有补偿敷设最为有利。可考虑到该段管网沿阜新市中心商业区干道（滨河路）敷设,为尽量减少施工时对其它地下市政设施(上水、下水等)的破坏,尽量减少施工工期过长对环境和交通的影响,最终选择了直埋敷设，兼顾了社会效益和环境效益。 另外，此次阜新市供热一期管网改造工程的设计，对各种管网敷设方式下，进行了不同的补偿方式的经济技术比较，以2920的500m沟长管道为例： 敷设及补偿方式投资估算（万元） 无补偿直埋210 有补偿直埋（套筒补偿器补偿并设井）290 有补偿直埋（波纹管补偿器直埋）240 地沟敷设（波纹管补偿器补偿）260 地沟敷设（套筒补偿器补偿）265 对整个管
9、网改造工程，应按不同管径，逐段进行投资经济比较。而最终确定各段具体的补偿方式时，不但要尽量采用目前先进的技术、设备，还要兼顾本次改造的实际情况。 例如，管网的西环支线，为地沟内管线，管道直线敷设。采用目前先进的柔性套筒补偿器进行补偿，运行安全可靠，投资低，施工简便。而管网的东环支线为直埋管线，沿滨河路敷设，管道折点较多，支线较多。以近十年来采用波纹管补偿器的经验来看，管道转角多时，利用全平衡、半平衡型波纹管补偿器可降低配套的土建规模和造价；管道折点多，支线多时，在管道管径大，补偿量小时，同等计算参数条件下，采用波纹管补偿器也较为经济；而且，安装波纹管补偿器对于施工的管道同心度要求较低，也便于保
10、证施工质量。同时，在管网及附件的计算温度参数较低（供水70，回水50），又低参数运行（供水60，回水45）的条件下，高质量的波纹管补偿器在使用寿命和运行安全性上是有保障的。可以采用波纹管补偿器进行补偿。 总之，选择管网的敷设、补偿方式时要具体情况具体分析，灵活多样充分利用各种方式的优点，达到优化设计的目的供热采暖网。 五、保温及保护层对管道寿命起着决定性作用 大型供热外网工程管道的设计使用寿命要达到1520年，涉及管道寿命的关键问题主要包括：管材壁厚；管道保温和保护层管道实际运行年限。 （1）确定管材的设计取用壁厚，要以理论计算壁厚为基础，同时着重管道壁厚附加值的计算。 1、分析理论计算壁厚公
11、式： =PDw/（2t+）mm（按外径确定） 上式中管道计算壁厚，mm 设计压力，MPa Dw管道外径，mm t钢管在设计温度t下的许用 应力，MPa 许用应力修正系数 可见，式中设计压力对壁厚的取值起到决定性作用。在取相同附加值条件下，不同设计压力的壁厚计算结果见下表： 2、管道壁厚附加值分两部分，即管道壁厚负偏差C1和管道壁厚腐蚀裕度C2：C1的取值范围0.50.8。 对于一般汽水管道，C2=0。 虽然运行压力不超过0.8MPa，但考虑大管径直埋管道施工及埋深产生椭圆化变形以及管材质量、设计寿命等综合因素，设计壁厚按公称压力1.6MPa选取。 通过以上计算过程可见，管道壁厚如果按较大压力选
12、取，完全可以满足管道的强度计算和应力验算，而且汽水管道可视为无内腐蚀，所以设计的管材取用壁厚完全可以满足管道使用寿命的要求。 （2）管道保温和保护层的选取和计算，对管道的寿命起着决定性作用。 一些设计资料指出，一般管道保温寿命为1518年，根据对阜新市集中供热一期管网现状的取样分析，测验结果表明：管道外腐蚀主要在发生在管道保温接头处，且岩棉保温管腐蚀大于聚氨酯保温管。目前，直埋管道普通选用聚氨酯保温外罩高密度聚乙烯保护壳。根据理论计算和目前的工程实践分为以下两种规格： 考虑管材保温质量、设计寿命等因素，保温按标准型选取。 根据对聚氨酯外罩聚乙烯保护壳的保温方式的研究，采用发泡方式生产的预制保温
13、管，尤其是施工时对保温接头采用套袖式处理后，其保温寿命可以达到2530年。 前面提到汽水管道无内腐蚀，若在工程设计中重点解决了管道的保温和保护层问题，尽量减少管道外腐蚀，即可满足管网使用寿命的要求，甚至大幅度延长管网的实际运行寿命。 （3）按照管道的实际运行年限，折算管网运行寿命。 阜新市集中供热一期管网属于季节性运行供热管网，每年运行151天，在管网服役24年时，进行的管道壁厚测验结果表明，原102012mm，现状=6-8mm，原7208mm，现状=4-6mm。此次改造设计，我们提出，对采用标准型的聚氨酯保温外罩高密度聚乙烯保护壳的直埋管道，依照管道的实际运行年限，对管网运行寿命进行折算。
14、目前，设计资料给出的管道寿命为1518年。若考虑季节性供热，低参数运行，选用高质量的保温、保护壳材料，以及完善保温接头的施工方法等因素后，管网的运行寿命可折算至2530年。 对以上三个方面的分析可见，对管网最终的运行寿命起决定性作用的是保温结构，即保温、保护层材料及厚度。所以，在设计中不仅要计算各种保温的经济性，更应注重管网运行的安全性。 六、综合经济技术分析 阜新市集中供热一期管网改造工程的设计范围主要包括： 1、81年敷设的一期管网改造（管径为1220630系列，管网总长7512m2=15024m。 2、81年敷设的一期管网附件（阀门、补偿器等），保温及土建设施改造 3、干线管网热负荷的调
15、整及确定 4、部分支线改造 5、管网调节的自动化控制 据阜新市集中供热一期管网改造工程可行性研究报告，本工程热网部分投资估算为6167万元。在工程的技术设计方案中，通过以下几方面的优化设计：1、对干线管径按不同平均比摩阻进行计算，采用最经济的管径配置。管材及安装方面可节约资金150万元。 2、针对不同地段，多种敷设方式、补偿方式结合运用，补偿器、固定支墩等附件可节约资金180万元。 3、灵活多样的选择多种保温材料，管道保温可节约资金120万元。 以上优化设计，总计节约工程投资450万元，工程投资额降低7.3%。 七、结语 我们总结了阜新市集中供热一期管网改造工程技术设计中的几点体会，上述见解，
16、难免错误疏漏，希望各位专家不吝指正。城市集中供热管网设计之浅见张骅 王海波（新疆时代石油工程有限公司）内容摘要 通过分析城市集中供热管网设计中问题，对管网布置、直埋敷设等提出自己粗浅的看法主 题 词 城市集中供热管网、布置类型、直埋敷设、补偿器应用、水力平衡随着经济发展和居民生活质量的提高，城市集中供热因其易控制、能源利用率高，供热范围广和环境影响较低等优势得到迅速发展。但随着城市集中供热的推广和室内采暖系统采用热计量，也产生了一系列的问题。对城市集中供热管网设计也提出了更高的要求。本文就供热管网设计的几个技术问题进行分析。一、城市集中供热管网布置类型城市集中供热管网布置与热媒种类、热源与热用
17、户相互位置有一定的关系，其布置应考虑系统的安全性和经济性。城市供热系统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。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象市政给水管网一样成网格状布置，但这样存在一定的问题，热网水力工况和控制的十分复杂，同时网格状管网投资非常高。在城市多热源联合供热时，有些规划设计时将热网主干线设计成环管网环状布置，用户管网是从大环网上接出的枝状管网，这种布置方式具有供热的后备性能，运行安全可靠，但热网水力工况和控制的也比较复杂，投资很高。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
18、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。当城市供热主干线骨架形成后，适当敷设连通管，在正常工作时连通管上的阀门关闭，当主干线某段出事故时，可利用连通管进行供热。这种热网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展，如果一条干管供热能力不够，敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决，以达到供热管网输配能力最优化，不必象环状管网那样先埋入较大管道去等负荷确定的热用户。二、热力管道直埋敷设供热管网直埋敷设由于占地面积小、工程造价低、施工周期短、保温性能好等特点，在实际工程中得到了广泛应用。正确
19、认识热力管道直埋原理，合理选择敷设方式是很关键的。热水管道直埋与架空或管沟敷设主要不同之处在于直埋敷设的供热管道保温结构与周围土壤直接接触，管道热胀冷缩的过程受到土壤摩擦力约束，此时管道处于锚固状态，在热胀冷缩过程中产生的位移势能，被储存在管道壁上，使管道受力复杂化。管道直埋敷设方式可分为：无补偿直埋敷设、一次性补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设三大类。热力管道的敞开预热无补偿直埋敷设是一种“冷紧”式直埋。工艺过程是在管道焊接完毕后 ，对一定长度管道进行预热，管道受热产生变形，释放一部分热应力，同时对管沟进行回填夯实，利用土壤摩擦力将管道嵌固。这种敷设方式不需要设补偿器和固定支墩，其工程造价最低。但
20、这种方法不仅施工复杂，而且管线预热只能改变管线的热态应力水平，而不能改变它的全补偿值，从管材疲劳的角度来看，在实际采用时应仔细斟酌。一次性补偿直埋也是一种“冷紧”型直埋。工艺过程是：在管道焊接完毕沟槽回填后，对管道进行预热，管道热伸长被“一次性补偿器”吸收，此时立即将“一次性补偿器外壳和管道 焊死，使其不能再次伸缩，这样预热结束后，管道由于温降产生的热应力在管道中表现为拉应力，用以克服管道再次受热时的热应力。有补偿直埋是目前应用最多的敷设方式，因其施工方便，所以得到广泛采用。实际工程中应尽量合理布置补偿器，使管道的补偿器分段长度接近最大安装长度，(管段由于移动所产生的土壤摩擦力在管道截面上产生
21、的应力和材料许用应力相等，这个管段长度即最大安装长度)同时应保证补偿器在固定支墩两侧 对称布置，以减小固定支墩受力，降低支墩土建费用。另外对直线段“驻点”位置的固定支墩应考虑取消，以降低造价。对于小区二次热网，如果仅是为集中空调或地板辐射采暖服务，热媒温度65以下，实际工作温度较低，热应力较小，因此热网设计中可根据管网柔性考虑非预热的无补偿直埋敷设。直埋敷设管线最大安装长度Lmax计算如下：Lmax（2.420-di/4s）A/(DoFf) m式中：A管道横截面积 mm2 Ff管道外表面摩擦力 N/ m2 应力范围的减小系数 di管道内径 mm 设计压力 MPa 20钢材许用应力 MPa Do
22、保温管直径 m s管道壁厚 mm供热管网直埋敷设应注意下列有关事项：直埋管道尽可能直线敷设，管道自然弯曲应限制在5以内；从主干线引出的分支干线处，应设“L”、”Z”型弯管；水平弯管处应力集中，受力较大，应增加弯头壁厚、加大弯头的曲率半径；在土壤下沉性属于二级或高于二级地区，直埋敷设要采取一定的措施。三、波纹管补偿在热力管网中的应用在热力管网敷设中，补偿器是保证管道安全运行的重要部件。波纹管补偿以其体积小、重量轻、节省钢材、占地面积小、流动阻力小、不易渗漏，已开始占有举足轻重的地位，而且很有发展前景。目前波纹管制造突破了传统的材料和工艺，采用高弹性金属管经滚压一次成型，并采用多层金属结构，从而提
23、高了其补偿能力和承压能力，应用新技术制造的波纹管补偿为其在热力管网中的应用提供了可靠的保证。尽管波纹补偿器有很多优点，但它也有自身的缺点。例如轴向型波纹补偿器对主固定支架产生压力推力，管壁较薄不能承受扭力，设备投资高等。许多设计人员对波纹补偿器的认识还不够全面，因此在设计中存在计算和补偿管系选定不合理问题。波纹管补偿器根据位移形式可基本分为轴向、横向、角向三类，每一类都有各自的优点和缺点，所以必须根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹补偿器正常工作，做到波纹补偿器设计选型经济、合理。轴向补偿 直管段上的膨胀节对沿膨胀节及管段的轴向方向拉伸与压缩进行补偿。膨胀节给出的额定补偿量包括拉伸、压缩位
24、移的总和。轴向型补偿器。这是应用最多的也是最基本的型式。在工作时主要是利用其波纹部分的轴向变形来吸收管道的轴向位移。横向补偿 是在“L”、“Z”、“”型管道中的补偿形式。通过成对的波纹管弯曲变形实现直线补偿。角向补偿 管路补偿需要膨胀节作弯曲变形，它们往往是两个或三个角向式膨胀节组合使用，实现直线补偿。铰链型补偿器 在结构上由波纹管、活动铰链、销轴组成。该补偿器可在同一平面内作角向偏转，因此可吸收管道在同一平面内的角位移。万向铰链型补偿器 在结构上由波纹管、铰链和万向铰链组成。它可以在任意平面内作角向偏转，从而可吸收管道的任意平面内的角位移（空间角位移）。波纹管的产品性能有两大类：其中一种是为
25、满足使用必须保证的性能，如耐压、耐温、耐疲劳和弹性补偿等；另一类，如刚度、有效面积、材质等，它们不是使用所需要的，但它们对管系的设计及补偿器的使用有重要影响，所以对它们都要有充分的认识。波纹补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形，有拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小，由设计者根据需要确定规定的额定补偿量，即表示在一定条件下具有的最大补偿能力。热力管网两固定点之间的最大长度是由管道失稳条件决定的，它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关，一条管线无论如何复杂都可以通过设置固定支座将其分割成若干形状相对简单的独立管段，如直管段，L形管段，Z形管段等。波纹管补偿器的计算应从以下几方面着手。（
26、1）热力管道的热伸长量通常按下式计算： x=(t1-t2)L其中：x 管道的热伸长量，mm; 钢管的线膨胀系数，mm/(m ), t1 管内介质温度，管内介质指蒸汽、热水、过热水等; t2 管道安装时的温度, L 管道计算长度，m。 计算管道热伸长量，是为了确定补偿器的所需补偿量，或验算管道因热伸长而产生的压缩应力，所以对于管道的热伸长量应计算其最大值，即取冷态安装条件的最低温度和热态运行条件的最高温度之间的最大温差。由于管网安装的气候条件差异很大，因此t2不应有统一的取值，应根据当时的气候条件和施工环境，确定适当的管道安装温度。 （2）安装轴向型补偿器的管道轴向推力F，按下式计算： Fx=F
27、p+Fm+FsN 式中：Fp内压力产生的推力， N FS波纹管补偿的弹性反力 NFm管道活动支架的摩擦力 N计算固定支架推力时，应按管道的具体敷设方式，参考上述公式按支架两侧管道推力的合力计算。（3）管道应力验算补偿器在内压作用下的失稳包括两种情况，即平面失稳和轴向柱状失稳。A、 平面失稳 表现为一个或几个波纹的平面相对于波纹管轴线发生转动而倾斜，但其波平面的圆心基本在波纹管的轴线上。这是由于内压产生的子午向弯曲应力和周向薄膜应力的合力超过材料屈服强度，局部出现塑性变形所致。B、 柱失稳 波纹管的波纹连续地横向偏移，使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或S形（在多波情况下呈S形）。这种情况多数是因为
28、波纹数太多，波纹管有效长度L跟内径d之比（L/d）太大造成的。为避免失稳情况发生，对管道应进行应力验算。 管道在工作状态下，由内压产生的折算应力按下式计算：eqP0.5doY(s)/ s t MPa P设计压力 MPa do管线外径 mm s管线设计壁厚 mm Y温度对计算管线壁厚的修正系数 腐蚀裕量 mm t设计温度下的许用应力 Mpa四、推广使用水力平衡元件，提高水输送系数在供热系统中，热媒介质由闭式管路系统输送至各用户。对于一个设计合理，并能够按设计工况运行的供热管网，其各用户应均能获得相应的设计流量，以满足其负荷要求。但在实际运行当中，由于缺乏消除环路剩余压头的水力平衡元件，大部分管网
29、系统近段环路的剩余压头只能靠管线管径的变化来消除，而且目前管网上控制阀门既无调节功能，又没有流量显示，使得部分环路及末端用户的流量，并不按设计要求输配。水力失调直接导致热力失调，供热系统存在的冷热不均现象，主要原因就是系统的水力失调亦即流量分配不均所致。水力失调度计算如下：水力失调度X=实际流量G/设计流量Gsj当水力失调度X 远远大于1 时，根据散热器性能曲线可以看出，此时平均室温的增长缓慢；当X远远小于1时，平均室温的减少幅度明显增加。热力工况失调形成了“大流量，小温差”的运行方式。实际上大流量运行方式并没有从根本上消除系统的水力失调，反而带来了能耗的增加。即大流量要求大水泵，增加了电耗；
30、大流量形成了大热源，热源低负荷运行降低了热源热效率，管网小温差运行增加了输送能耗，还影响了散热器的散热效率。除此之此，大流量还降低了系统的可调性，即系统流量过大，近端多余的流量无法调剂到末端，甚至出现回水温度过高的假象。结果增加了整个供热系统的热耗，降低了输水系统的热效率。 规范中规定“设计中应对采暖系统进行水力平衡计算，确保各环路水量符合设计要求。在室外各环路及建筑物入口处采暖供水管（或回水管）路上应安装平衡阀或其它水力平衡元件，并进行水力平衡调试”。为搞好管网的初调节，在一、二次管网的各个分支处和各热力入口处装置调节性能好的平衡调节阀，以保证各环路水量符合设计要求。目前市场水力平衡元件主要
31、有手动调节阀（平衡阀）和自动调节阀（自力式调节阀）两大类，其具体选用应结合系统运行方式的不同，分别对待。对于手动调节阀来说，流量G=KV P，式中K V为手动调节阀阀口的流量系数，P为手动调节阀阀口两侧的压差。K V的大小取决于开度，开度固定，K V即为常数，那么只要P 不变，则流量G不变，安装后可替代原有管网控制阀门。而自力式调节阀从结构上说，是一个双阀组合，由手动孔板和自动孔板组成一个有机的整体，手动孔板是按设计流量进行调控的锁定机构，自动孔板是保证设计流量恒定的控制机构。当流经手动孔板流量大于设计流量时，自动孔板的阀瓣上移，减少自动孔板的断面，从而减少通过调节阀的流量，使其与设计流量相符
32、。反之亦然。当系统的运行调节为质调节时，可以采用自力式调节阀，因为这种调节方式只改变供水温度，而与系统的水力工况无关，即在不改变系统的水力工况的情况下，把调节传达到每个用户和设备。采用自力式流量控制阀，可以吸收网路的压力波动，维持被控负载的流量恒定。采用自力式压差控制阀可以吸收网路的压力波动，以维持施加于被控环路上的压差恒定。当系统的运行调节采用集中量调节(水泵的变频调节等)时，不能采用自力式调节阀。因为这种调节是通过改变水量实现的，因而调节时改变了系统的水力工况，所以若采用自力式调节阀，势必造成出现流量分配的混乱。显然，由于自力式调节阀的存在而造成了系统集中调节的不能实现。这时若采用手动调节
33、阀(比如平衡阀)，则系统总流量增减时，各支路、各用户的流量可以同比例增减，即系统的集中调节可以传达至每一个末端装置。当系统采用分阶段改变流量的质调节时，虽然每个阶段流量不变。但若采用自力式调节阀，每个流量阶段要对控制流量或控制压差进行设定，给运行管理带来很大不便，所以不宜采用。五、结束语热力管线工程运行是否正常直接关系到居民生活质量，在设计过程中应遵循技术先进、经济合理、安全适用的原则，作为一项系统工程，从管网的设计到管道的 制造、安装及管网的启动运行，每个环节都直接影响着工程的成败。而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，可以降低工程造价。因此，我们的设计
34、一定要做到严谨合理，为工程的成功提供可靠的前提保证，如若不然，不仅增加工程造价，同时还由于设计不当而削弱了热力管线运行的安全性和可靠性。作者简介张骅，男，1967年12月生，重庆建筑工程学院暖通专业毕业，大专，新疆时代石油工程有限公司规划所副所长，工程师王海波，男，1969年6月生，北京科技大学热工专业毕业，大学，新疆时代石油工程有限公司水暖所高级工程师 通信地址：新疆克拉玛依市准葛尔路134 邮编 电话 0990 城市集中供热管网district heat supply network由城市集中供热热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。热网由输热干线、配热干线、支线等组成。输热干线自热源
35、引出，一般不接支线；配热干线自输热干线或直接从热源接出，通过配热支线向用户供热。热网管径根据水力计算确定。在大型管网中，有时为保证管网压力工况（见热网水压图），集中调节和检测供热介质参数，而在输热干线或输热干线与配热干线连接处设置热网站。热网布局主要根据城市热负荷分布情况、街区现状、发展规划以及地质地形条件等确定，一般布置成枝状。当由多热源供热时，为了互相备用，提高供热的可靠性和灵活性，各热源的输热干线间可设连通管，也可布置成环状。市区管线多沿街道一侧与其他地下管线平行布置。热网的布置应尽量使管线走在热负荷中心，供热半径最短，对城市干扰最少，施工和运行管理（见热网运行管理）方便。敷设方式及构造
36、供热管线有地下敷设和地上敷设两种方式。地下敷设不影响城市交通和市容，是城市供热广泛采用的敷设方式。地下敷设又分为有沟敷设和直埋敷设。有沟敷设是指，供热管道敷设在地沟内，管道本身不承受外界荷载。地沟分三种：通行地沟除敷设管道外,还设有高度不小于1.8米的人行通道，工作人员可以进入沟内巡视、检修和更换管道。多用在热源出口及不允许开挖路面的地方。管沟较长时应有通风和照明。在地下管线密集的城市中心区，供热管道也可以与其他管道一起敷设在通行的综合地沟内。不通行地沟其尺寸只考虑管道施工操作条件，工作人员不能进入。这种地沟横断面尺寸小，造价较低，目前广泛应用。半通行地沟介于通行地沟和不通行地沟之间，地沟内的
37、人行通道尺寸较小，工作人员只能进行巡视及简单操作。直埋敷设是指，管道直接埋设于土壤之中，无地沟，管道本身直接承受外界荷载，造价低，施工简便，是一种有发展前途的敷设形式。地上敷设也称架空敷设，其造价便宜，维修方便，多用于工业区、郊区、地下水位高、永久冻土区、湿陷性土壤区等地质构造特殊的地区，以及跨越铁路、公路、河流等地段。多数设专用支架。根据支架高度不同，分为高支架、中支架、低支架和地面敷设。高支架的高度在4.5米以上,一般在跨越公路、铁路等障碍物时采用；中支架高度为3米左右,在一般工业区内采用；低支架高度为0.51米左右，在城郊空旷地区或工业区沿工厂围墙敷设时采用；地面敷设是利用管枕将管道垫起
38、，和地面保持一定的间隙作排水用，只在地面相当平整时采用。地沟和支架的构造见供热管线构造。附件及构筑物由于热网输送的供热介质温度变化幅度很大，管道有热变形，故要设热补偿装置（见管道热补偿）。为了减少热损失和避免烫伤人员，管道应有保温措施（见供热管道保温）。在热网的适当部位应设关断阀门，以便在管道发生事故时，尽量缩小影响范围，尽快恢复运行。为便于排水和排放空气，管道敷设应有一定坡度，并在其低点和高点分别设置放水和排气阀门。为便于施工和安全操作，应与其他管线或构筑物有一定距离。在需要经常维护和操作的管道附件的地方，一般设检查井（地下敷设）或操作平台（高、中支架的地上敷设）。为了延长管子的使用年限，减
39、缓管道和设备被腐蚀，较少管道热损失，管子要采取防腐措施。保温防腐分为灌注式保温、涂抹式保温、捆扎式保温、缠绕式保温、预制式保温等。外防腐一般是在管子外刷防腐漆，能与其紧密结合的薄膜状防腐材料层。直埋敷设应根据需要设电化学保护；内防腐则要求被输送的供热介质无腐蚀性。 一,城市集中供热管网布置类型城市集中供热管网布置与热媒种类,热源与热用户相互位置有一定的关系,其布置应考虑系统的安全性和经济性.城市供热系统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.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象市政给水管网一样成网格状布置,但这样
40、存在一定的问题,热网水力工况和控制的十分复杂,同时网格状管网投资非常高.在城市多热源联合供热时,有些规划设计时将热网主干线设计成环管网环状布置,用户管网是从大环网上接出的枝状管网,这种布置方式具有供热的后备性能,运行安全可靠,但热网水力工况和控制的也比较复杂,投资很高.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.当城市供热主干线骨架形成后,适当敷设连通管,在正常工作时连通管上的阀门关闭,当主干线某段出事故时,可利用连通管进行
41、供热.这种热网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展,如果一条干管供热能力不够,敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决,以达到供热管网输配能力最优化,不必象环状管网那样先埋入较大管道去等负荷确定的热用户.二,热力管道直埋敷设供热管网直埋敷设由于占地面积小,工程造价低,施工周期短,保温性能好等特点,在实际工程中得到了广泛应用.正确认识热力管道直埋原理,合理选择敷设方式是很关键的.热水管道直埋与架空或管沟敷设主要不同之处在于直埋敷设的供热管道保温结构与周围土壤直接接触,管道热胀冷缩的过程受到土壤摩擦力约束,此时管道处于锚固状态,在热胀冷缩过程中产生的位移势能,被储存在管道壁上,使管道受力复杂
42、化.管道直埋敷设方式可分为:无补偿直埋敷设,一次性补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设三大类.热力管道的敞开预热无补偿直埋敷设是一种冷紧式直埋.工艺过程是在管道焊接完毕后 ,对一定长度管道进行预热,管道受热产生变形,释放一部分热应力,同时对管沟进行回填夯实,利用土壤摩擦力将管道嵌固.这种敷设方式不需要设补偿器和固定支墩,其工程造价最低.但这种方法不仅施工复杂,而且管线预热只能改变管线的热态应力水平,而不能改变它的全补偿值,从管材疲劳的角度来看,在实际采用时应仔细斟酌.浅谈供热管网技术管理几问题哈尔滨市地处北方高寒地区，全年供热天数180天，采暖期较长，冬季供热是居民关注的热点问题，也是地方政府高度重视
43、，全力推行的一项重点工程、民心工程。在供热管网的技术管理上，如何适用最优的设计方案，搞好科学的上行调节，降低工程造价，是保证供热质量的关键问题。就哈尔滨热电供热有限责任公司近年来的供热实践经验，结合供热管网的技术管理中应注意的几个问题，浅谈一下自己的看法：一、设计中应注意的问题： 供热管网的涉及面广，应该注意的是用热负荷的大小、上下水走向与地质情况，如何保温防腐等诸多因素都应在热网设计中统一布局、综合考虑。 1.负荷的调查要准确 热负荷的调查及计算是一项细致的工作，设计中需反复计算及核定。热负荷分为季节性热负 荷和固定常年热负荷两种。哈市适用于季节性热负荷，其特点是与室外气象条件有着密切关 系
44、，所以在调查时要考虑到哈市近510年间平均最冷的5天的平均温度。室内温度不低于18 。准确计算热负荷，才能达到养活一次投资，降低工程造价。减少运行成本。保证供暖质 量的目的。 2.适应例题的热指标 在换热指标前我们先了解供热总负荷公式 Q=1.05(1+2+3+n) 式中Q热网供热的总负荷，W； 1.05管网沿程热损失系数； 1+2+3+n单体建筑物设计热负荷。 当以上某个或几个单体建筑在准确条件下不允许时，集中供热系统中常常利用热指标进行规划式初步计算，它能够满足实际要求： Q=5 F W Q=V W 热指标的选择是设计中的决定因素,是否合理将直接影响初投资和运行费用。目前有些地区在设计中,
45、热指标选用时都略有偏大,取的都是上线。而我们考虑哈市地区近10年冬季温度偏高这一特点,单位面积(单位体积)热指标应取下线+5W/m2(5W/m3),使初投资成本减少到最经济的曲线内，可减少运行费用。 3.供暖参数的选择 供回水温差及比摩阻是影响管网设计的主要参数，选择不当，运行中不但耗电量大，还会引起管网严重失调。我公司根据实践证明，主干线经济比摩阻在30-80Pa为宜，支线大些可有利于调节，但不应超过300Pa。温差大循环量则小，温差小循环量则大。以我公司为例，香坊一级网供回水温差选用40为宜。动力一级网供回水温差选35为宜，二级网供回水温差选用20-50。 4.水压图的绘制绘制水压图是一项主要设计程序，不能省略，尤其是在供热管网设计上和运行中，能够随时掌握供热系统是在什么样的工况下运行；管网中各点压力大小变化如何；系统能否安全运行；水力计算是否正确；用户入口选择方式是否合理，特别是地形复杂供暖半径较大的供热管网，其必要性更为突出，水压图的形式能明显清晰地表示出上述各项内容。现在有些设计仅凭经验，根本不搞什么水压图，这给将来的运行调节造成了很大麻烦，只有绘制出水压图，才能有利于进行管网的水利平衡。5.选择适当的敷设型式 笔者所在的公司从2000年向香坊开发区供热的一、二级网均采用直埋