直埋供熱管道的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

直埋供熱管道的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

1供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)近年來，烏魯木齊市政建設(shè)迅速，集中供水系統(tǒng)項(xiàng)目也啟動(dòng)。我院承擔(dān)了多項(xiàng)熱敏電阻設(shè)計(jì)任務(wù)，主要用于輸送高溫水。回水溫度為13080。大多數(shù)項(xiàng)目采用埋式鋪設(shè)法。2直接埋設(shè)地溝敷設(shè)直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):2.1施工簡單快捷,提高施工周期。直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)相比節(jié)約土方工程50%,節(jié)約砌磚和混凝土工程90%,節(jié)省工期50%。2.2造價(jià)降低。直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)相比節(jié)約投資近30%。2.3操作維護(hù)工作量小,使用期延長。直埋管網(wǎng)可使用15年以上,所需維修工作量小,地溝敷設(shè)的管道大多存在跑冒漏現(xiàn)象,加快了管道銹蝕老化,管道維修更換工作不斷。2.4直埋管網(wǎng)占地小,節(jié)省空間,適用于市政工程項(xiàng)目。2.5節(jié)約能源。直埋供熱每km熱媒溫度降不到1℃,直埋供熱系統(tǒng)漏水量低于1%,傳統(tǒng)地溝供熱系統(tǒng)漏水量常常達(dá)到1%以上。據(jù)資料介紹,采用直埋敷設(shè)時(shí),每kg煤燃燒出的熱量可供熱面積為93.8m3影響直接埋熱管網(wǎng)項(xiàng)目的投資因素3.1管道直接埋土，深度h(1)滿足垂直固定介質(zhì)深度的要求查《動(dòng)力管道設(shè)計(jì)手冊(cè)》,直埋供熱管道頂部復(fù)土應(yīng)當(dāng)滿足管道縱向穩(wěn)定的要求,手冊(cè)中列出部分管徑下所對(duì)應(yīng)的值,見表1。(2)直埋管道能夠承受10t載重汽車的活動(dòng)荷載直埋管道穿越道路時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足承受車輛活動(dòng)荷載的要求,根據(jù)手冊(cè)計(jì)算,當(dāng)管頂復(fù)土深度為0.5m時(shí),直埋管道可以承受10t載重汽車的活動(dòng)荷載。(3)管道范圍不東南角《動(dòng)力管道設(shè)計(jì)手冊(cè)》一般規(guī)定直埋管道應(yīng)埋設(shè)在當(dāng)?shù)氐谋鶅鼍€以下。其所說的直埋管道范圍很大,并不專指供熱管道。由于供熱管道屬連續(xù)運(yùn)行方式,被凍結(jié)的危險(xiǎn)性不大,而烏魯木齊冰凍線深度大達(dá)1.4m,因而,目前烏魯木齊地區(qū)直埋供熱管道大多沒有設(shè)置于當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下,這樣可明顯降低直埋管網(wǎng)土方工程量。(4)道所對(duì)應(yīng)的最小覆土深度查《城市供熱手冊(cè)》,各種管徑直埋供熱管道所對(duì)應(yīng)的最小覆土深度見表2。表2針對(duì)采用不預(yù)熱無補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式下的情況,而對(duì)于目前通用的有補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式同樣適用。3.2固定支架的設(shè)置根據(jù)直埋供熱管道運(yùn)行方式,直埋管道除受到土壤摩擦力的作用外,還有補(bǔ)償器彈性伸縮或摩擦作用力,以及盲板力。這些力相互作用后的合力要靠設(shè)置固定支架來克服,以便維持管網(wǎng)應(yīng)力平衡,控制供熱管道因受熱而產(chǎn)生位移的方向。固定支架應(yīng)設(shè)在管道自然彎頭和補(bǔ)償器的兩側(cè),從而確保固定支架間的各段管道熱膨脹量能夠通過固定支架進(jìn)行分段,并可以被各個(gè)管段中所設(shè)補(bǔ)償器和彎頭吸收。查《動(dòng)力管道設(shè)計(jì)手冊(cè)》,在一段長直線管道上,補(bǔ)償器與固定支架之間,在滿足鋼管自身應(yīng)力條件下,可以布置的最大間距見表3。表值系當(dāng)鋼管許用應(yīng)力[σ]=13000N/cm4補(bǔ)償器的型式如上所述,固定支架所受到應(yīng)力當(dāng)中有盲板力,盲板力是由管道內(nèi)熱媒壓力產(chǎn)生的推力。盲板力分為兩部分,一部分是在管道閥門與變徑處存在盲板推力,另外一部分是與補(bǔ)償器本身性能有關(guān)所產(chǎn)生的盲板推力。目前較流行的補(bǔ)償器有波紋管式和套筒式。這兩種型式都可以分為有盲板推力和無盲板推力兩大類型。兩種類型補(bǔ)償器在集中供熱直埋管網(wǎng)中均有使用,互有優(yōu)缺點(diǎn),敘述如下:4.1有盲板推力型當(dāng)采取地溝敷設(shè)及架空敷設(shè)時(shí),無盲板推力型對(duì)固定支架推力小于有盲板推力型,無盲板推力型固定支架可以做成輕載式支架,有盲板推力型固定支架必須采用重載式支架,這時(shí),無盲板推力型固定支架比有盲板推力型固定支架可以減少鋼筋混凝土方用量30%。4.2補(bǔ)償器靈敏度單臺(tái)報(bào)價(jià)由于無盲板推力型補(bǔ)償器必須設(shè)內(nèi)壓力平衡裝置,因此,無盲板推力型補(bǔ)償器報(bào)價(jià)比有盲板推力型補(bǔ)償器報(bào)價(jià)高2～3倍,例如,有盲板推力型套筒式補(bǔ)償器,公稱直徑為DN200mm時(shí),單臺(tái)報(bào)價(jià)為3729元,而無盲板推力型套筒式補(bǔ)償器,公稱直徑為DN200mm時(shí),單臺(tái)報(bào)價(jià)為13200元。有盲板推力型(通用型)波紋管式補(bǔ)償器,公稱直徑為DN200mm時(shí),單臺(tái)報(bào)價(jià)為4736元,而無盲板推力型波紋管式補(bǔ)償器,公稱直徑為DN200mm時(shí),單臺(tái)報(bào)價(jià)為23840元。4.3長度、重量有盲板推力型補(bǔ)償器外形尺寸小,本體長度一般不超過1.0m,重量較輕;而無盲板推力型外形尺寸大,本體長度一般達(dá)到2.0m以上,重量較重。5在直埋安裝過程中，兩種類型涂料的固定支架的張力分析和比較5.1管道安裝時(shí)溫度以波紋管類型補(bǔ)償器為例,如圖1所示,有一段供熱管道,采用直埋敷設(shè),管道兩端設(shè)固定支架,在管道中間設(shè)補(bǔ)償器,補(bǔ)償器與固定支架間距為L。管道為熱軋無縫鋼管,管徑為D219×6,管道內(nèi)輸送介質(zhì)為130/80℃高溫水,工作壓力為0.8MPa。取管道長度L=50m,管道安裝時(shí)環(huán)境溫度為+5℃,進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果列入表4和表5。由上表計(jì)算結(jié)果可知,在直埋敷設(shè)供熱管網(wǎng)固定支架所受到的推力中,有盲板推力型補(bǔ)償器對(duì)固定支架的盲板力僅占16%,與補(bǔ)償器對(duì)固定支架的彈性力相當(dāng),而土壤對(duì)固定支架的摩擦力在固定支架所受到的總合力中占據(jù)主要部分,達(dá)到了近70%。5.2固定支架的最大相計(jì)算查《城市供熱手冊(cè)》,直埋敷設(shè)時(shí)固定支架所受推力的計(jì)算僅僅取決于支架兩端直埋部分管線長度,即固定支架所受推力取決于土壤的摩擦力。5.3補(bǔ)償器性能分析補(bǔ)償器本身有無盲板推力均對(duì)直埋敷設(shè)固定支架受力幾乎沒有影響。兩種類型補(bǔ)償器均能夠滿足設(shè)計(jì)要求。如果從補(bǔ)償器價(jià)格因素方面進(jìn)行選擇,有盲板推力型補(bǔ)償器價(jià)格比無盲板推力型補(bǔ)償器低,所以,直埋敷設(shè)供熱管網(wǎng)可以采用有盲板推力型補(bǔ)償器作為主要形式。6補(bǔ)償器及支架安裝量控制在進(jìn)行有補(bǔ)償直埋敷設(shè)時(shí),適當(dāng)選取