河南城院供熱工程課件第11章 供熱管道的敷設和保溫

第十一章

供熱管道的敷設和保溫

集中供熱系統(tǒng)的供熱管網(wǎng)是由將熱媒從熱源輸送和分配到各熱用戶的管線系統(tǒng)所組成。供熱管線的敷設

供熱管線的構造包括：供熱管道及其附件、保溫結構、補償器、管道支座以及地上敷設的管道支架、操作平臺和地下敷設的地溝、檢查室等構筑物。

地下敷設地上敷設

第一節(jié)供熱管網(wǎng)布置第二節(jié)室外供熱管道的敷設方式第三節(jié)管道及其供熱管附件第四節(jié)補償器及選擇計算第五節(jié)管道支座(架)

第六節(jié)檢查室與操作平臺第七節(jié)供熱管道的保溫及其熱力計算第一節(jié)供熱管網(wǎng)布置

供熱管網(wǎng)的布置有兩項內(nèi)容:

其一為平面布置，即選定合理的管網(wǎng)形式及供熱管線的平面位置（即“定線”）確定。其二為管網(wǎng)的埋深或架空高度、坡度、坡向的縱向布置。一、供熱管道平面布置的類型

輸熱管道平面布置圖示與熱媒種類、熱源與用戶間的相互位置及熱負荷的變化特征有關。主要有枝狀和環(huán)狀兩大類。因為蒸汽熱用戶比較集中，分布區(qū)域較小，故蒸汽供熱管道經(jīng)常設計成枝狀。

對于小型的熱水管網(wǎng)，其熱水主干管的管徑不大，且熱源位于供熱區(qū)域的中心地帶時，可以做成枝狀。這種管網(wǎng)當然無供熱的后備性能。當城市大，需建造中型或大型熱水管網(wǎng)時，為了提高熱網(wǎng)的后備性，可以做成環(huán)狀管網(wǎng)。

枝狀管網(wǎng)比較簡單，造價較低，運行管理較方便，它的管徑隨著熱源距離的增加而減小。其缺點是沒有供熱的后備性能；即當網(wǎng)路上某處發(fā)生事故時，在損壞地點以后的所有用戶，供熱均被斷絕。

這種熱水管網(wǎng)通常做成兩級型式，第一級為熱水主干線，作成環(huán)狀；第二級為用戶的分布管網(wǎng)，仍作成枝狀。兩級管網(wǎng)通過集中熱力站直接或間接連接。環(huán)狀管網(wǎng)的旁通管，在正常工作情況下，可以設計成開啟閥門與關閉閥門兩類。環(huán)狀管網(wǎng)的主要優(yōu)點是具有供熱的后備性能；但它往往比枝狀網(wǎng)路的投資和鋼材消耗都大得多。二、供熱管道定線原則確定供熱管道在平面上的位置叫“定線”。定線工作主要以廠區(qū)或街區(qū)的總平面布置，建筑區(qū)域的氣象、水文、地質(zhì)、地形以及地上、地下的建筑物和構筑物（鐵路、公路、其他管道、電纜等設施）的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃作為依據(jù)。要考慮到熱網(wǎng)的經(jīng)濟、合理，施工和維修管理方便等因素。第二節(jié)室外供熱管道的敷設方式

室外供熱管網(wǎng)是集中供熱系統(tǒng)中投資份額較大，施工最繁重的部分。合理地選擇供熱管道的敷設方式以及做好管網(wǎng)的定線工作，對節(jié)省投資、保證熱網(wǎng)安全可靠地運行和施工維修方便等，都有重要的意義。供熱管道敷設是指將供熱管道及其附件按設計條件組成整體并使之就位的工作。供熱管道的敷設形式，可分為地上（架空）敷設和地下敷設兩類。

地上敷設：

（一）低支架（圖11—5）在不妨礙交通，不影響廠區(qū)擴建的場合，可采用低支架敷設。通常是沿著工廠的圍墻或平行于公路或鐵路敷設。為了避免雨雪的侵襲，低支架敷設時，供熱管道保溫結構底距地面凈高不得小于0.3m。低支架敷設可以節(jié)省大量土建材料、建設投資小、施工安裝方便、維護管理容易，但其適用范圍太窄。（二）中支架（圖11—6）在人行頻繁和非機動車輛通行地段，可采用中支架敷設。管道保溫結構底距地面凈高為2.0～4.0mm。（三）高支架（圖11—6）管道保溫結構底距地面凈高為4m以上，一般4.0～6.0m。在跨越公路、鐵路或其它障礙物時采用。

地下敷設：

地溝是地下敷設管道的圍護構筑物。地溝的作用是承受土壓力和地面荷載并防止水的侵入。地溝分砌筑、裝配和整體類型。砌筑地溝采用磚、石或大型砌體砌筑墻體，配合鋼筋混凝土預制蓋板。裝配式地溝一般用鋼筋混凝土預制構件現(xiàn)場裝配，施工速度較快。整體式地溝用鋼筋混凝土現(xiàn)場灌筑而成，防水性能較好。地溝的橫截面常做成矩形或拱形。

根據(jù)地溝內(nèi)人行通道的設置情況，分為通行地溝、半通行地溝和不通行地溝。1．通行地溝通行地溝是工作人員可以在地溝內(nèi)直立通行的地溝。通行地溝內(nèi)，可采用單側(cè)布管或雙側(cè)布管（圖11—7）兩種方式。通行地溝人行通道的高度不低于1.8m，寬度不小于0.6m，并應允許地溝內(nèi)最大直徑的管道通過通道。通行地溝用在供熱管道比較大，管道數(shù)目比較多，或與其它管道共溝敷設及用在不允許開挖檢修的地段。通行地溝的主要優(yōu)點是操作人員可在地溝內(nèi)進行管道的日常維修以至大修更換管道，但其造價高。2．半通行地溝（圖11—8）在半通行地溝內(nèi)，留有高度約1.2～1.4m，寬度不小于0.5m的人行通道。操作人員可以在半通行地溝內(nèi)檢查管道和進行小型修理工作，但更換管道等大修工作仍需挖開地面進行。當無條件采用通行地溝時，可用半通行地溝代替，以利于管道維修和判斷故障地點，縮小大修時的開挖范圍。3、不通行地溝（圖11—9）不通行地溝的橫截面較小，只需保證管道施工安裝的必要尺寸。不通行地溝的造價較低，占地較小，是城鎮(zhèn)供熱管道經(jīng)常采用的地溝敷設型式。其缺點是管道檢修時必須掘開地面。

供熱管道地溝內(nèi)積水時，極易破壞保溫結構，增大散熱損失，腐蝕管道，縮短使用壽命。為防止地面水滲入，地溝壁內(nèi)表面宜用防水砂漿粉刷。地溝蓋板之間、地溝蓋板與地溝壁之間要用水泥砂漿或瀝青封縫。地溝蓋板橫向應有0.01～0.02的坡度；地溝底應有縱向坡度，其坡向與供熱管道坡向相一致，不宜小于0.002，以便滲入地溝內(nèi)的水流入檢查室的集水坑內(nèi)，然后用水泵抽出。如地下水位高于地溝底，應考慮采用更可靠的防水措施，甚至采用在地溝外面排水來降低地下水位的措施。常用的防水措施是在地溝壁外表面敷以防水層。防水層用瀝青粘貼數(shù)層油毛氈并外涂瀝青或在外面再增加磚護墻。

預制保溫管在工廠或現(xiàn)場制造。預制保溫管的兩端，留有約200mm長的裸露鋼管，以便在現(xiàn)場管線的溝槽內(nèi)焊接，最后再將接口處作保溫處理。施工安裝時在管道槽溝底部要預先鋪約100～150mm厚的1～8mm粗砂礫夯實，管道四周填充砂礫，填砂高度約100～200mm后，再回填原土并夯實。目前，為節(jié)約材料費用，國內(nèi)也有采用四周回填無雜物的凈土的施工方式。無溝敷設：

整體式預制保溫管直埋敷設與地溝敷設相比較，具有下述優(yōu)點：1、無溝敷設不需砌筑地溝，土方量及土建工程量減小，管道預制，現(xiàn)場安裝工作量減少，施工進度快，因此可節(jié)省供熱管網(wǎng)的投資費用。2、無溝敷設占地小，易于與其它地下管道和設施相協(xié)調(diào)。此優(yōu)點在老城區(qū)、街道窄小、地下管線密集的地段敷設供熱管網(wǎng)時更為明顯。3、整體式預制保溫管嚴密性好，水難以從保溫材料與鋼管之間滲入，管道不易腐蝕。根據(jù)國外資料，認為可保證其使用壽命達50年以上，遠高于地溝敷設。4、據(jù)整體式預制保溫管受土壤摩擦力約束的特點，實現(xiàn)了無補償直埋敷設方式，在管網(wǎng)直管段上，可以不設置補償器和固定支座，簡化了管網(wǎng)系統(tǒng)和節(jié)省基建費用。5、以聚氨酯作為保溫材料，導熱系數(shù)小，供熱管道散熱損失小于地溝敷設。6、預制保溫管結構簡單，采用工廠預制，易于保證工程質(zhì)量。第三節(jié)

管道及其供熱管附件

供熱管道及其附件是供熱管線輸送熱媒的主體部分。供熱管道附件是供熱管道上的管件（三通、彎頭等）、閥門、補償器、支座和器具（放氣、放水、疏水、除污等裝置）的名稱。這些附件是構成供熱管線和保證供熱管線正常運行的重要部分。

供熱管道通常都采用鋼管。鋼管的最大優(yōu)點是能承受較大的內(nèi)壓力和動荷載，管道連接簡便；但缺點是鋼管內(nèi)部及外部易愛腐蝕。室內(nèi)供熱管道常采用水煤氣管或無縫鋼管；室外供熱管道都采用無縫鋼管和鋼板卷焊管。

鋼管的連接可采用焊接、法蘭盤連接和絲扣連接。焊接連接可靠、施工簡便迅速，廣泛用于管道之間及補償器等的連接。法蘭連接裝卸方便，通常用在管道與設備、閥門等需要拆卸的附件連接上。對于室內(nèi)供熱管道，通常借助三通、四通、管接頭等管件，進行絲扣連接，也可采用焊接或法蘭連接。地溝內(nèi)及直埋管道不能有絲扣連接。從耐腐蝕考慮，供熱管道有使用石棉水泥管、玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）管的，但這些管道耐溫較低，目前很少采用。

閥門是用來開閉管路和調(diào)節(jié)輸送介質(zhì)流量的設備。在供熱管道上，常用的閥門型式有截止閥、閘閥、蝶閥、止回閥和調(diào)節(jié)閥等。

截止閥按介質(zhì)流向可分為直通式、直角式和直流式(斜桿式)三種。按閥桿螺紋的位置可分為明桿和暗桿兩種結構型式。

直通式截止閥

閘閥的結構型式，也有明桿和暗桿兩種；按閘板的形狀分有楔式與平行式；按閘板的數(shù)目分有單板和雙板。見課本圖。

截止閥和閘閥主要起開閉管路的作用，由于其調(diào)節(jié)性能不好，不適于用來調(diào)節(jié)流量。2、閘閥一、活動支座（架）活動支座（架）是允許管道和支承結構有相對位移的管道支座（架）。活動支座（架）按其構造和功能分為滑動、滾動、彈簧、懸吊和導向等支座（架）型式?；瑒又ёc支架是由安裝（采用卡固或焊接方式）在管子上的鋼制管托與下面的支承結構構成。它承受管道的垂直荷載，允許管道在水平方向滑動位移。根據(jù)管托橫載面的形狀，有曲面槽式（圖11—28）、丁字托式（圖11—29）和弧形板式（圖11—30）等。

第五節(jié)

管道支座(架）

滾動支座是由安裝（卡固或焊接）在管子上的鋼制管托與設置在支承結構上的輥軸、滾柱或滾珠盤等部件構成。輥軸式（圖11—31）和滾柱式（圖11—32）支座，管道軸向位移時，管托與滾動部件間為滾動摩擦。

懸吊支架常用在室內(nèi)供熱管道上，管道用抱箍、吊桿等構件懸吊在承力結構下面；圖11—33所示為幾種常見的懸吊支架。懸吊支架構造簡單，管道伸縮阻力小；管道位移時吊桿擺動，因各支架吊桿擺動幅度不一，難以保證管道軸線為一直線，因此管道熱補償需用不受管道彎曲變形影響的補償器。二、固定支座（架）固定支座（架）是不允許管道和支承結構有相對位移的管道支座（架）。它主要用于將管道劃分成苦干補償管段，分別進行熱補償，從而保證補償器的正常工作。最常用的是金屬結構的固定支座，有卡環(huán)式（圖11—35a）、焊接角鋼固定支座（圖11—35b）、曲面槽固定支座（圖13—35c）和擋板式固定支座（圖11—36）等。前三種承受的軸向推力較小，通常不超過50KN，固定支座承受的軸向推力超過50KN時，多采用檔板式固定支座。在無溝敷設或不通行地溝中，固定支座也有做成鋼筋混凝土固定墩的形式。第六節(jié)檢查室與操作平臺一、地下敷設管道安裝在套筒補償器、閥門、放水、排氣和除污裝置等管道附件處，應設檢查室（井）。檢查室的凈空尺寸要盡可能緊湊，但必須考慮便于維護檢修。檢查室還用來匯集和排除滲入地溝或由管道放出的網(wǎng)路水。二、

中、高支架敷設的管道，在安裝閥門、放水、除污裝置的地方應設操作平臺。操作平臺的尺寸應保證維修人員操作方便，平臺周圍應設防護欄桿。

檢查室或操作平臺的位置及數(shù)量應與管道平面定線和設計時一起考慮。在保證安全運行和檢修方便前提下，盡可能減少其數(shù)目。

第七節(jié)供熱管道的保溫及其熱力計算

供熱道道及其附件保溫的主要目的在于減少熱媒在輸送過程中的熱損失，節(jié)約燃料；保證操作人員安全，改善勞動條件；保證熱媒的使用溫度等。熱網(wǎng)運行經(jīng)驗表明，熱水管網(wǎng)即使有良好的保溫，其熱損失仍約占總輸熱量的5%—8%，蒸汽管網(wǎng)約為8%—12%，與之相應，保溫結構費用約占熱網(wǎng)管道費用的25%—40%，因此，保溫工作對保證供熱質(zhì)量，節(jié)約投資和燃料都有很大影響。一、保溫材料及其制品良好的保溫材料應重量輕、導熱系數(shù)小，在使用溫度下不變形或變質(zhì)、具有一定的機械強度、不腐蝕金屬、可燃成分小、吸水率低、易于施工成型，且成本低廉。根據(jù)《熱網(wǎng)規(guī)范》規(guī)定，供熱介質(zhì)設計溫度高于50℃的熱力管道、設備、閥門一般應保溫。規(guī)定中對保溫材料及其制品，應具有如下的主要技術性能：

1、平均工作溫度下的導熱系數(shù)值不得大于0.12℃，并應有明確隨溫度變化的導熱系數(shù)方程和圖表。對于松散或可壓縮的保溫材料及其制品，應具有在使用密度下的導熱系數(shù)方程式或圖表。

2、密度不應大于400；

3、除軟質(zhì)、散狀材料外，硬質(zhì)預制成型制品的抗壓強度不應小于300KPa；半硬質(zhì)的保溫材料壓縮10%時的抗壓強度不應小于200KPa。

目前常用的管道保溫材料有石棉、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、巖棉、礦渣棉、玻璃纖維及玻璃棉、微孔硅酸鈣、泡沫混凝土、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料等。各種材料及其制品的技術性能可從生產(chǎn)廠家或一些設計手冊中得出。在選用保溫材料時，要考慮因地制宜，就地取材，力求節(jié)約。二、管道的保溫結構管道的保溫結構是由保溫層和保護層兩部分組成。供熱管道常用的保溫方法有涂抹式、預制式、纏繞式、填充式、灌注式和噴涂式等。

1、涂抹式保溫將不定型的保溫材料加入粘合劑等用水拌合成塑性泥團，分層涂抹于需要保溫的設備、管道表面上，干后形成保溫層的保溫方法。

2、預制式保溫將保溫材料制成板狀、弧形塊、管殼等形狀的制品，用捆扎或粘接方法安裝在設備或管道上形成保溫層的保