【摘要】山東棲霞市地處膠東半島中心位置，屬丘陵地區(qū)，城區(qū)地形高差近110米，中節(jié)能（煙臺）生物質(zhì)電廠采用循環(huán)水供熱方式承擔(dān)市區(qū)約80%的區(qū)域供熱。供熱區(qū)域內(nèi)整個(gè)管網(wǎng)的高差約為98米。如此高差懸殊的熱力網(wǎng)，散熱器及電廠內(nèi)凝汽器靜水超壓、動(dòng)水超壓問題非常突出。本技術(shù)方案為解決該類大高差地形循環(huán)水供熱提供一種解決思路。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水供熱；直埋；地形高差

1.工程概況

棲霞市屬丘陵地區(qū)，地形高差較大，中節(jié)能（煙臺）生物質(zhì)電廠采用循環(huán)水供熱方式承擔(dān)市區(qū)約80%的區(qū)域供熱。其中電廠海拔125米，供熱區(qū)域內(nèi)最低點(diǎn)為棲霞二中區(qū)域（海拔120米），最高點(diǎn)為向陽小區(qū)（海拔198米），市區(qū)內(nèi)多為7層樓以下住宅樓（高度按照20計(jì)算）。整個(gè)管網(wǎng)的高差約為198+20-120=98米。

棲霞市循環(huán)水供熱熱力網(wǎng)覆蓋市區(qū)主要街道，近期供熱面積近150萬平方米。電廠內(nèi)凝汽器要求水壓不得超過0.5Mpa。而棲霞市目前沒有集中供熱，多以小區(qū)鍋爐房和土暖氣為主，因此熱用戶按照鑄鐵散熱器考慮， 要求水壓不超過0.4Mpa。設(shè)計(jì)供水溫度65℃ ， 設(shè)計(jì)回水溫度50℃。供熱半徑約7公里。

如此高差懸殊的熱力網(wǎng)，散熱器及電廠內(nèi)凝汽器靜水超壓、動(dòng)水超壓問題非常突出。

2.解決思路

2.1散熱器承壓問題

我國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，各類型散熱器的工作壓力多為0.4～1.0Mpa，散熱器是一個(gè)薄壁承壓容器，關(guān)系到使用安全，由采暖系統(tǒng)的水壓分布規(guī)律可知，系統(tǒng)底層散熱器承受的水壓通常最高，其數(shù)值接近系統(tǒng)的定壓值，而系統(tǒng)的定壓值由系統(tǒng)最大壓差加2～3m水柱安全量確定（對于供水溫度≤95℃的系統(tǒng)。）棲霞市城區(qū)內(nèi)高低落差很大，供熱區(qū)域內(nèi)最高海拔高度198m，最低海拔高度120m，，棲霞市多為7層以下住宅樓，一般住宅建筑的層高為2.8～3.0m，考慮20米的樓層高度，高低落差近100米，如果散熱器均按照承壓40m考慮，同時(shí)考慮樓高20m，那么海拔高度近20米左右就需要分區(qū)。顯然對于棲霞市地形特點(diǎn)，整個(gè)城區(qū)供熱高差分區(qū)達(dá)5級，將造成嚴(yán)重的垂直水力失調(diào)，無論對今后的運(yùn)行還是采暖效果都是極其困難的。

因此結(jié)合本工程實(shí)際特點(diǎn)，采用以間接供熱方式為主，直接供熱為輔的方式將會有效解決在高差懸殊區(qū)域散熱器承壓問題。

2.2防止靜水超壓方案

本工程在采購汽輪機(jī)時(shí)，已經(jīng)要求汽輪機(jī)廠家對凝汽器做了相關(guān)加強(qiáng)處理，凝汽器可以承壓0.6Mpa。但考慮到整個(gè)供熱的長期性和穩(wěn)定性，通過調(diào)研和反復(fù)溝通，并結(jié)合棲霞市地形分布特點(diǎn)，本次將主管網(wǎng)靜水壓力定為40米，采暖住宅樓考慮20 m，富裕壓力考慮3m，電廠海拔高度125m，依據(jù)上述數(shù)據(jù)，可由電廠直接供熱的海拔高度：

Hmax=125+40-20-3=142m

因此，采暖住宅樓按照20 m考慮，區(qū)域內(nèi)海拔高度125m～142m（或熱用戶海拔高度125+40-3=162米）之間的熱用戶均可以滿足熱水直接入戶。

對于海拔高度低于125米的部分區(qū)域（僅迎賓路棲霞二中附近），為了防止散熱器靜水超過0.4Mpa，可以采取供水減壓，回水加壓的直供方式或間接換熱的方式供熱。

在主管網(wǎng)靜水壓力定為40m的情況下，主管網(wǎng)可以到達(dá)的高度為125+40-3=162m，因此在142m-162m區(qū)域全部采用間接換熱。

在海拔高度162m以上，主要集中在文化路以北山城路和躍進(jìn)路兩側(cè)，根據(jù)各區(qū)域?qū)嶋H海拔情況同時(shí)結(jié)合換熱站供熱范圍，該區(qū)域全部采取間接供熱。支線管網(wǎng)獨(dú)立定壓，在與主管網(wǎng)相連的回水干管上設(shè)截止閥和閥前壓力調(diào)節(jié)器。供水主干管上設(shè)截止閥和止回閥。當(dāng)電廠熱力網(wǎng)循環(huán)水泵停止時(shí)，止回閥、閥前壓力調(diào)節(jié)器自行關(guān)閉， 為安全起見，操作人員需及時(shí)關(guān)閉供回水截止閥， 把熱網(wǎng)靜水壓截?cái)酁閹讉€(gè)區(qū)域，每個(gè)網(wǎng)各自維持本網(wǎng)的水靜壓線， 防止了靜水超壓。

2.3防止動(dòng)水超壓方案

本工程主管網(wǎng)的沿程阻力假如由電廠設(shè)置的循環(huán)水泵全部負(fù)責(zé)， 按照近期熱負(fù)荷進(jìn)行水力計(jì)算后，電廠熱網(wǎng)首站循環(huán)水泵出口壓力接近1.5Mpa，對于整個(gè)主管網(wǎng)的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定的不穩(wěn)定因素，同時(shí)考慮到有效降低廠用電，因此在回水管網(wǎng)上設(shè)置增壓泵，有效降低整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行壓力，防止動(dòng)水超壓問題。

2.4補(bǔ)水定壓系統(tǒng)

目前常用的補(bǔ)水定壓系統(tǒng)有高架開口水箱（膨脹水箱）和補(bǔ)水泵定壓方式，對于能夠合適位置架設(shè)水箱的優(yōu)先考慮采用膨脹水箱定壓。其余采用補(bǔ)水定壓方式。

3.具體解決方案

3.1采暖區(qū)域類別劃分

依據(jù)上述解決思路同時(shí)結(jié)合棲霞市供熱區(qū)域海拔高度分別情況，將市區(qū)分為A、B、C、D四種類別，各自情況如下：

3.2間接供熱和直接供熱方式的選擇

通過前文論述，棲霞市相當(dāng)一部分區(qū)域即可采用直接供熱也可以采用間接供熱，針對棲霞市供熱現(xiàn)狀，對這兩種供熱方式方式提出如下建議：

介于當(dāng)前棲霞市處于集中供熱的初期，熱用戶相對較為分散，且規(guī)模較小的現(xiàn)狀，建議當(dāng)前在能夠?qū)崿F(xiàn)直供的區(qū)域以直接為主，待熱網(wǎng)達(dá)到一定規(guī)模后，應(yīng)逐步向間供式轉(zhuǎn)換。最終將整個(gè)管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)間接供熱，有效提供冬季供熱的穩(wěn)定性和供熱質(zhì)量。

3.3 中繼泵站

本工程為棲霞市整個(gè)城區(qū)的供熱管網(wǎng)，供熱半徑較大，最遠(yuǎn)輸送距離達(dá)到了近7公里，且地形高差較大，如果整個(gè)管網(wǎng)均有供熱首站內(nèi)循環(huán)水泵來帶，整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行壓力近1.5MPa，對整個(gè)供熱管網(wǎng)的長期安全運(yùn)行帶來一定的隱患，為有效解決該問題，同時(shí)降低廠用電，降低管網(wǎng)運(yùn)行電耗，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，本工程在主管網(wǎng)上考慮設(shè)置中繼泵站。

中繼泵站可以設(shè)置在管網(wǎng)的供水管道、回水管道或在供回水管道上都串聯(lián)中繼泵，通過對整個(gè)管網(wǎng)的水力計(jì)算，本工程僅在回水管道上設(shè)置中繼泵即可。

中繼泵站的最佳設(shè)置點(diǎn)，要選在使系統(tǒng)運(yùn)行電耗最低處（即節(jié)點(diǎn)函數(shù)值極值點(diǎn)），具體位置需要視熱網(wǎng)水力工況及水壓圖確定。站址應(yīng)盡量靠近熱網(wǎng)管線

介于棲霞市處于集中供熱的初期，最近兩年熱負(fù)荷尚不能達(dá)到管網(wǎng)的設(shè)計(jì)供熱能力，整個(gè)管網(wǎng)的熱水流量相對較小，電廠內(nèi)循環(huán)水泵既可以克服整個(gè)主管網(wǎng)的沿程阻力。中繼泵站可以視熱負(fù)荷發(fā)展情況和廠區(qū)內(nèi)擇機(jī)建設(shè)。預(yù)計(jì)當(dāng)采暖面積達(dá)到100萬m2的時(shí)候，中繼泵站需投入使用。

在中繼泵站地點(diǎn)的選擇上，由于城區(qū)主管網(wǎng)主要沿文化路敷設(shè)，文化路為棲霞市城區(qū)核心道路，沿街均為各類商業(yè)建筑，通過對文化路沿線的實(shí)地調(diào)查，目前僅文化路山城路交叉口西北角和文水橋北側(cè)具備建設(shè)中繼泵站條件，當(dāng)前僅將中繼泵站規(guī)劃在這兩個(gè)地方，具體選址隨著棲霞市集中供熱的發(fā)展，再詳細(xì)確定。

4結(jié)論

本工程已于2012年投入運(yùn)行，管網(wǎng)至今已經(jīng)運(yùn)行3個(gè)采暖季，整體運(yùn)行情況良好，提高當(dāng)?shù)匕傩斩旧钯|(zhì)量的同時(shí)，集中供熱的實(shí)施有效改善了當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]施振球《動(dòng)力管道設(shè)計(jì)手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社

[2]李岱森《簡明供熱設(shè)計(jì)手冊》 北京：中國建筑工業(yè)出版社

[3]CJJ34-2010《城市供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 北京：光明日報(bào)出版社