第3章城市供熱管網(wǎng)的布置及敷設(shè)

1、1第第3章章 城市供熱管網(wǎng)城市供熱管網(wǎng)的布置及敷設(shè)的布置及敷設(shè)23.1 城市管網(wǎng)的布置城市管網(wǎng)的布置n3.1.1城市供熱管道的布置原則城市供熱管道的布置原則n管網(wǎng)布置依據(jù)資料：管網(wǎng)布置依據(jù)資料：n1）廠區(qū)或建筑區(qū)域的總平面布置圖；）廠區(qū)或建筑區(qū)域的總平面布置圖；n2）廠區(qū)或建筑區(qū)域的水文地質(zhì)及氣象資料）廠區(qū)或建筑區(qū)域的水文地質(zhì)及氣象資料；n3）各建筑物及構(gòu)筑物的生產(chǎn)、采暖空調(diào)以及生）各建筑物及構(gòu)筑物的生產(chǎn)、采暖空調(diào)以及生活等熱負(fù)荷資料；活等熱負(fù)荷資料；n4）廠區(qū)或建筑區(qū)域的近期及遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃；）廠區(qū)或建筑區(qū)域的近期及遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃；n5）廠區(qū)或建筑區(qū)域的地下電纜、給排水管道及）廠區(qū)或建筑區(qū)域

2、的地下電纜、給排水管道及煤氣管道、工業(yè)管道等布置概況。煤氣管道、工業(yè)管道等布置概況。 33.1.1城市供熱管道的布置原則城市供熱管道的布置原則n城市供熱管道總的布置原則是：技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理和施工維修方便 n具體要求：n1）城市供熱管道的布置力求短直，主干線應(yīng)通過熱用戶密集區(qū)，并靠近熱負(fù)荷大的用戶。n2）管道的走向宜平行于廠區(qū)或建筑區(qū)域的干道或建筑物。n3）管道布置不應(yīng)穿超電石庫等由于汽、水泄漏將會引起事故的場所，也不宜穿越建筑擴(kuò)建地和物料堆場。并盡量減少與公路、鐵路、溝谷和河流的交叉，以減少交叉時必需采取的特殊措施。當(dāng)城市供熱管道穿越主要交通線、溝谷和河流時，可采用拱形管道。43.1.1

3、城市供熱管道的布置原則城市供熱管道的布置原則n具體要求：n4）管道布置時，應(yīng)盡量采用管道自然彎角作為管道熱伸長的自然補(bǔ)償，采用方形伸縮器，宜布置在兩固定支架之間的中心點上，若不短邊不宜小予該段全長的三分之一。n5）一般在城市供熱地溝分支處都應(yīng)設(shè)置檢查孔或人孔，當(dāng)直線管長度在100150m的距離內(nèi)，雖無地溝支管，亦應(yīng)設(shè)置檢查孔或人孔。所以管道上必須設(shè)置的閥門，都應(yīng)安裝在檢查井或人孔內(nèi)。n6）在從主干線上分出的支管上，一般情況下都應(yīng)設(shè)置截斷閥門，以便在建筑物內(nèi)部管道發(fā)生事故時，可進(jìn)行截斷檢修，不至于影響其他管線供熱。53.1.1城市供熱管道的布置原則城市供熱管道的布置原則n具體要求： n7）在下列

4、地方，蒸汽管道必須設(shè)置疏水器。n蒸汽管道最低點；n被閥門截斷的各蒸汽管道最低點；n垂直升高管段前的最低點；n直線管段每隔100l50 m的距離內(nèi)設(shè)置一個疏水閥。n8）熱水管道和凝結(jié)水管道應(yīng)在最低點設(shè)置放水閥，在最高點設(shè)置放出空氣裝置。63.1.2城市供熱管道的布置方式城市供熱管道的布置方式n城市供熱管道按布置形式分為枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng) n枝狀管網(wǎng)的優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，造價較低運(yùn)行管理較方便。n枝狀管網(wǎng)缺點：沒有供熱的后備性能 n不允許中斷供汽。可以采用兩根主干線的方式，每根蒸汽管道的供汽能力為全廣總用汽量的5075n環(huán)狀管網(wǎng)(主干線呈環(huán)形)的優(yōu)點：具有供熱的后備性能，缺點：環(huán)狀管網(wǎng)的投資和金屬消耗

5、量都很大 73.1.2城市供熱管道的布置方式城市供熱管道的布置方式n輻射狀布置：其優(yōu)點是控制方便，并可分片供熱，但投資和金屬消耗量都將增大。對于占地面積較小且廠房密集的小型工廠，可以采用此種管道布置方式。n地處山區(qū)的城市供熱管道，應(yīng)注意地形的特點，因地制宜地布置管線 ，具體：城市供熱管道應(yīng)根據(jù)山區(qū)地區(qū)特點，采取沿山坡或道路低支架布置；城市供熱管道直徑DN150mm，可沿建筑物外墻敷設(shè)；爬山城市供熱管道宜采用階梯形布置；城市供熱管道跨越?jīng)_溝或河流時，宜采用沿橋或沿棧橋布置或拱形管道，但應(yīng)特別注意管道底標(biāo)高度應(yīng)高于最高洪水位。83.1.2城市供熱管道的布置方式城市供熱管道的布置方式n城市城市供熱管

6、道的位置應(yīng)符合下列規(guī)定：n城市道路上的城市供熱管道應(yīng)平行于道路中心線，并宜敷設(shè)在車行道以外的地方，同一條管道應(yīng)只沿街道的一側(cè)敷設(shè)；n穿過廠區(qū)的城市供熱管道應(yīng)敷設(shè)在易于檢修和維護(hù)的位置；n通過非建筑區(qū)的城市供熱管道應(yīng)沿公路和鐵道敷設(shè)；n城市供熱管道選線時，宜避開土質(zhì)松軟地區(qū)、地震斷裂帶、滑坡危險地帶以及高地下水位區(qū)等不利地段。n城市供熱管道可以和其他管道敷設(shè)，但應(yīng)布置合適的位置93.1.3城市供熱管道間距、城市供熱管道與建筑物、城市供熱管道間距、城市供熱管道與建筑物、構(gòu)筑物間距構(gòu)筑物間距建筑物、構(gòu)筑物或管線名稱與城市供熱網(wǎng)管道最小水平凈距（m）與城市供熱網(wǎng)管道最小垂直凈距（m）建造物基礎(chǔ)：對于管

7、溝敷設(shè)城市供熱網(wǎng)管道 對于直埋閉式熱水城市供熱網(wǎng)管道 DN250 DN300 對于直埋開式熱水城市供熱網(wǎng)管道鐵路鋼軌電車鋼軌鐵路、公路路基邊坡地角或邊溝的邊緣通訊、照明或10KV以下電力線路的電桿橋墩（高架橋、棧橋）邊緣架空管道支架基礎(chǔ)邊緣高壓輸電線鐵塔基礎(chǔ)邊緣35220KV通訊電纜管塊直埋通訊電纜（光纜）電力電纜和控制電纜35KV以下 110KV燃?xì)夤艿缐毫?.005MPa 對于管溝敷設(shè)城市供熱網(wǎng)管道壓力0.4 MPa 對于管溝敷設(shè)城市供熱網(wǎng)管道壓力0.8 MPa 對于管溝敷設(shè)城市供熱網(wǎng)管道壓力0.8 MPa 對于管溝敷設(shè)城市供熱網(wǎng)管道壓力0.4 MPa 對于直埋敷設(shè)熱水城市供熱網(wǎng)管道壓力0

8、.8 MPa 對于管溝敷設(shè)熱水城市供熱網(wǎng)管道壓力0.8 MPa 對于管溝敷設(shè)熱水城市供熱網(wǎng)管道給水管道排水管道地鐵電氣鐵路接觸網(wǎng)電桿基礎(chǔ)喬木（中心）灌木（中心）車行道路面0.52.53.05.0鋼軌外測3.0鋼軌外測2.01.01.02.01.53.01.01.02.02.01.01.52.04.01.01.52.01.51.55.03.01.51.5軌底1.2軌底1.00.150.150.51.00.150.150.150.150.150.150.150.150.150.180.7103.1.3城市供熱管道間距、城市供熱管道與建城市供熱管道間距、城市供熱管道與建筑物、構(gòu)筑物間距筑物、構(gòu)筑物間

9、距地上敷設(shè)城市供熱網(wǎng)管道鐵路鋼軌電車鋼軌公路邊緣公路路面架空輸電線1KV以下鋼軌外測3.0鋼軌外測2.01.5導(dǎo)線最大風(fēng)偏時1.5軌頂一般5.5電氣鐵路6.554.5城市供熱管網(wǎng)在下面交叉通過導(dǎo)線最大垂度時110KV35110KV220KV330KV500KV樹冠導(dǎo)線最大風(fēng)偏時2.0導(dǎo)線最大風(fēng)偏時4.0導(dǎo)線最大風(fēng)偏時5.0導(dǎo)線最大風(fēng)偏時6.0導(dǎo)線最大風(fēng)偏時6.50.5（到樹中 2.0）1.0同上2.0同上4.0同上5.0同上6.0同上6.5113.2.2架空敷設(shè)架空敷設(shè)n在下列情況下，應(yīng)首先考慮采用架空敷設(shè)方式。n1)廠區(qū)地形復(fù)雜（如遇到河流、丘陵、峽谷等）或鐵路密集；n2）廠區(qū)地下水位距離地

10、面小于1.5m；n3）廠區(qū)地質(zhì)為濕陷性黃土層或腐蝕性大的土壤，以及永久性的凍土層；n4）廠區(qū)地下管道縱橫交錯，密集復(fù)雜，難于再敷設(shè)城市供熱管道；n5）廠區(qū)存在其他的架空管道，可以考慮與城市供熱管道共架敷設(shè)，采用架空敷設(shè)即經(jīng)濟(jì)又節(jié)省空間。123.2.2架空敷設(shè)架空敷設(shè)n3.2.2.1低支架敷設(shè) 3.2.2.2中支架敷設(shè)133.2.2架空敷設(shè)架空敷設(shè)n3.2.2.3高支架敷設(shè)143.2.2架空敷設(shè)架空敷設(shè)n（a）梁式 （b）桁架式n（ c）懸索式n（d）桅纜式153.2.2架空敷設(shè)架空敷設(shè)n支架：中間活動支架，固定支架n活動支架：a剛性支架，b鉸接支架， c柔性支架163.3 城市供熱管道的地下敷

11、設(shè)城市供熱管道的地下敷設(shè)n地下敷設(shè)分為有溝敷設(shè)和無溝敷設(shè)兩種。有溝敷設(shè)又可分為不通行地溝、半通行地溝和通行地溝三種。 n3.3.1地溝敷設(shè)地溝敷設(shè)n地溝具有保護(hù)管道不受外力和水的侵襲，地溝具有保護(hù)管道不受外力和水的侵襲，保護(hù)管道的保溫結(jié)構(gòu)不被破壞，并允許管保護(hù)管道的保溫結(jié)構(gòu)不被破壞，并允許管道自由地?zé)崦浝淇s。道自由地?zé)崦浝淇s。173.3.1地溝敷設(shè)地溝敷設(shè)n3.3.1.1通行地溝敷設(shè) n1）當(dāng)城市供熱管道通過不允許挖開的路面處時，如公路、鐵路等處；n2）當(dāng)城市供熱管道數(shù)量多或管徑較大，管道垂直排列高度大于或等于1.5m時 183.3.1地溝敷設(shè)地溝敷設(shè)n3.3.1.2半通行地溝n1）當(dāng)城市供熱

12、管道通過的地面維修時不允許開挖，且采用架空敷設(shè)不合理時；n2）當(dāng)管子的數(shù)量較多，采用不通行地溝敷設(shè)由于管道單排水平面布置地溝寬度受到限制時。 193.3.1地溝敷設(shè)地溝敷設(shè)n3.3.1.3不通行地溝 n不通行地溝是應(yīng)用最為廣泛的一種敷設(shè)形式。它適用于下列情況：n1）土壤干燥，地下水位較低時；n2）管道根數(shù)不多，管徑較小且維修量不大時；n3）在地下直接埋設(shè)城市供熱管道時，在管道轉(zhuǎn)彎及安裝補(bǔ)償器處宜采用不通行地溝。 203.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)n3.3.2.1國內(nèi)外直埋敷設(shè)技術(shù)概況 n20世紀(jì)80年代我國出現(xiàn)了兩種新型預(yù)制保溫管：一類是保溫結(jié)構(gòu)為“氰聚塑”形式的保溫管；另一類是“管中管”形式的預(yù)

13、制保溫管。 n國際上直埋城市供熱管道輸送蒸汽的溫度由過去的150250發(fā)展到近600，蒸汽壓力由飽和或過熱狀態(tài)提高到2.5MPa 。n我國直埋城市供熱管道的蒸汽溫度也達(dá)到了320以上，蒸汽壓力達(dá)到了2.5MPa。n德國等歐洲國家于20世紀(jì)80年代開始將真空技術(shù)應(yīng)用于蒸汽管道保溫工程中，我國2001年引入了鋼外護(hù)管真空復(fù)合預(yù)制直埋城市供熱管道。 213.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)n3.3.2.2氰聚塑直埋保溫管n氰聚塑直埋保溫管是由鋼管（25800）、防腐層（氰凝）、保溫層（聚氨酯）和保護(hù)層（玻璃鋼）四部分組成 n氰凝是一種高效防腐防水材料，具有較強(qiáng)的附著力和滲透力，能與鋼管外表面緊密結(jié)合，甚至可以

14、透過鋼材表面浮銹，把浮銹和鋼材牢固的結(jié)合成一個整體。氰凝在室溫下能夠吸收空氣中的水分而固化，固化后的氰凝具有很強(qiáng)的防水、防腐能力。由于氰凝又具有強(qiáng)極性，能和聚氨酯泡沫牢固結(jié)合，從而將鋼管和聚氨酯泡沫塑料牢固的結(jié)合成一個完整的保溫體。n適用場所：通用型120，高溫型150。 223.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)n3.3.2.3“管中管”預(yù)制保溫管 n“管中管”預(yù)制保溫管是由鋼管（50500）、導(dǎo)線（報警線）、保溫層（聚氨酯、復(fù)合保溫、超細(xì)玻璃棉等）和保護(hù)層（高密度聚乙烯管、鋼管 ）等四部分組成。233.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)n3.3.2.4設(shè)置空氣層的鋼套鋼預(yù)制保溫管 n設(shè)置空氣層的鋼套鋼預(yù)制保溫管是

15、由工作鋼管、保溫材料層、空氣層、鋼外護(hù)管和防腐層等組成。n設(shè)置空氣層或?qū)⒖諝鈱映槌烧婵招纬烧婵諏樱渥饔帽憩F(xiàn)在：一是利用空氣較好的絕熱性能減少直埋城市供熱管道的熱損失；二是提高直埋城市供熱管道的防腐性能；三是監(jiān)視管道運(yùn)行過程中泄漏情況。 243.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)n3.3.2.5直埋城市供熱管道泄漏監(jiān)測報警系統(tǒng) 表3-5 直埋城市供熱管道最低監(jiān)測系統(tǒng)配置表設(shè)備型號BJX-8810BJX-8831BJX-8833BJX-GXT-8851或BJX-8861ABJX-DW-8811設(shè)備名稱監(jiān)測總站智能監(jiān)測分站非智能監(jiān)測分站管線探測儀/管線定位儀電源數(shù)量1若干若干11253.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)

16、n3.3.2.6直埋管道的敷設(shè)方式 n直埋管道的敷設(shè)有兩種方式：無補(bǔ)償方式和有補(bǔ)償方式。n1）無補(bǔ)償方式理論基礎(chǔ)為：安定性分析理論；彈性分析理論 n2）有補(bǔ)償方式可分為兩種：有固定點方式和無固定點方式。 26安定性分析理論n安定性分析理論是20世紀(jì)60年代由美國機(jī)械工程師協(xié)會提出新的強(qiáng)度設(shè)計規(guī)范，該規(guī)范所采用的應(yīng)力分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力和峰值應(yīng)力。認(rèn)為：由城市供熱管道內(nèi)壓及外部荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力為一次應(yīng)力，此應(yīng)力不是自限性的。由溫差引起的熱應(yīng)力稱為二次應(yīng)力，這種應(yīng)力是自限性的，在設(shè)計計算中，以一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的組合形式來進(jìn)行校核。n實踐證明，對于DN500mm以下的城市供熱管道的敷設(shè)，采用這種

17、理論進(jìn)行設(shè)計是可行的，也是最簡單的，并證明溫度在150以下的直埋管道的直線段，完全可以不設(shè)置補(bǔ)償裝置。27彈性分析理論n彈性分析理論是北歐各國設(shè)計直埋管道的依據(jù)。城市供熱管網(wǎng)在工作之前必須進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在管道運(yùn)行溫度和限制的最低溫度之間。要求預(yù)熱溫度與工作溫度及最低溫度的溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，不得超過管材的許用應(yīng)力。 n管道預(yù)熱方式有兩種：敞開式和覆蓋式 n敞開式不需補(bǔ)償，不必設(shè)固定點，工程造價低；其缺點是管溝敞開時間較長。n覆蓋式由于回填土摩擦力的影響，預(yù)熱狀態(tài)下的熱應(yīng)力，不能完全為管道的自然轉(zhuǎn)角所補(bǔ)償，要設(shè)補(bǔ)償器，且預(yù)熱后要焊死，使其同管道渾然一體，此補(bǔ)償器又稱一次補(bǔ)償器。補(bǔ)償器之間的距

18、離不得大于最大安裝長度的兩倍，并需在直線管段兩端設(shè)固定點，以防止管道應(yīng)力集中的彎頭部分受到破壞。補(bǔ)償器至固定點之間的距離，不得超過管道的最大安裝長度。28有固定點方式n在補(bǔ)償器兩側(cè)設(shè)置固定點，補(bǔ)償器至固定點的間距不得超過管道最大安裝長度，固定點所承受的推力與架空和地溝敷設(shè)時的不同之處是將活動支架的水平摩擦力反力產(chǎn)生的水平推力改為土壤對管道的摩擦力。n設(shè)計時還應(yīng)考慮由于土壤條件的變化而造成摩擦系數(shù)的變化，管線埋深變化的影響。n施工安裝時，也要特別注意確保設(shè)計計算的熱膨脹位移在運(yùn)行時能夠?qū)崿F(xiàn)，在管網(wǎng)中采用固定支架來控制膨脹位移。29無固定點方式n首先應(yīng)在管網(wǎng)平面布置及縱剖面圖上校核兩個直管段是否超過最大安裝長度Lmax的兩倍。如L2Lmax，則需校核直管段兩自由末端的自然彎管是否能吸收掉直管段的實際熱伸長量。若直線管段長度L2Lmax，則還需在直線管段上設(shè)置補(bǔ)償器，直至所有不帶任何補(bǔ)償器的直管段長度均不超過2Lmax為止。 303.3.2直埋敷設(shè)直埋敷設(shè)n3.3.2