楊峰敏

摘 要：根據(jù)《浙江省大氣污染防治調(diào)整能源結(jié)構(gòu)專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施方案（2014—2017）》的要求，至2015年底，金華市的工業(yè)園區(qū)（產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)）基本實(shí)現(xiàn)集中供熱，集中供熱量占供熱總量的70%以上；至2016年底，全市工業(yè)園區(qū)（產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)）基本實(shí)現(xiàn)集中供熱，集中供熱量占供熱總量的90%以上；至2017年底，全市工業(yè)園區(qū)（產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)）全面實(shí)現(xiàn)集中供熱，集中供熱量占供熱總量的95%以上。就遠(yuǎn)距離蒸汽輸送的相關(guān)內(nèi)容展開(kāi)了探討。

關(guān)鍵詞：集中供熱；熱力管網(wǎng)；埋地管道；供熱管道

中圖分類(lèi)號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.094

1 項(xiàng)目概述

本文設(shè)想從蘭溪發(fā)電廠至金華市區(qū)建立長(zhǎng)約22 km的供熱主管線。金華市區(qū)供熱量最大負(fù)荷為60 t/h，平均負(fù)荷為35 t/h，最小負(fù)荷為15t/h，日負(fù)荷波動(dòng)較大。熱力管網(wǎng)的供熱介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽，管道設(shè)計(jì)溫度為300 ℃，設(shè)計(jì)壓力為2.2 MPa（G）。本熱力網(wǎng)工程為公用熱力管道，管道等級(jí)為GB2類(lèi)，并執(zhí)行GC2類(lèi)管道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；供熱管線較長(zhǎng)，熱力管網(wǎng)的凝結(jié)水暫不考慮回收，由用戶自行利用；熱力網(wǎng)管道以低支架架空敷設(shè)為主；管道熱力補(bǔ)償盡量利用自然補(bǔ)償，結(jié)合旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器、鉸鏈補(bǔ)償器或復(fù)式拉桿補(bǔ)償器，并根據(jù)實(shí)際情況選用最佳的補(bǔ)償方式。

全年主管網(wǎng)基本處于運(yùn)行狀態(tài)，考慮到企業(yè)本身的生產(chǎn)班次、設(shè)備的維護(hù)等因素，本項(xiàng)目年平均供熱負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)按6 000 h計(jì)算，年穩(wěn)定供熱規(guī)模為2.4×105 t蒸汽，折合熱量為7.2×105 GJ。為了節(jié)約投資和縮短施工周期，熱力管網(wǎng)原則上主要采用沿道路邊、利用綠化帶架空敷設(shè)，以中、低支架為主，以降低工程造價(jià)和方便施工為目標(biāo)，并根據(jù)地形情況和用戶要求，采用桁架或高、中支架或埋地的敷設(shè)方式。

2 水力計(jì)算

2.1 水力計(jì)算的原則

水力計(jì)算的原則有以下3點(diǎn)：①最大限度地滿足熱用戶的用汽要求，滿足距離較遠(yuǎn)的熱用戶的最低要求；②以最大計(jì)算流量和允許壓降確定管徑；③以最小流量較核溫降和凝結(jié)水量對(duì)熱用戶的影響。

2.2 水力計(jì)算的方法

水力計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算。其中，設(shè)計(jì)計(jì)算以最大計(jì)算流量和允許壓降確定管徑；校核計(jì)算以設(shè)計(jì)計(jì)算的管徑

為依據(jù)，校核流量最小時(shí)的蒸汽溫降和凝結(jié)水量。

熱網(wǎng)主管計(jì)算流量以熱用戶的最大流量為依據(jù)，考慮日期使用系數(shù)和漏損系數(shù)，并將蒸汽參數(shù)換算為供熱管道熱力站內(nèi)出口參數(shù)，從而在各熱用戶支管時(shí)按其最大流量計(jì)算管徑。表1為供熱專(zhuān)線管道設(shè)計(jì)流量為40 t/h、50 t/h、60 t/h、70 t/h和20 t/h時(shí)的水力計(jì)算結(jié)果。

從表1可以看出，當(dāng)供熱主管段處于最大熱負(fù)荷工況時(shí)，且接出點(diǎn)壓力參數(shù)大于1.85 MPa/年時(shí)，即可滿足末端用戶壓力參數(shù)達(dá)到1.0 MPa/年的要求，并使供熱具有可行性。

由水力計(jì)算的結(jié)果可知，為了滿足近期供熱負(fù)荷和遠(yuǎn)期供熱負(fù)荷的要求，主管線管應(yīng)采用DN450管道，且電廠出口廠內(nèi)段應(yīng)考慮預(yù)留條件?？紤]到其他片區(qū)的發(fā)展，可采用DN500管道。

3 管材、保溫和疏放水

3.1 管道標(biāo)準(zhǔn)

本工程熱網(wǎng)對(duì)外的供汽設(shè)計(jì)壓力為2.20 MPa，供汽溫度為300 ℃，管道管徑為200～450 mm。根據(jù)其使用工況，管道材質(zhì)均采用中低鍋爐用無(wú)縫鋼管（GB 3087—2008），材質(zhì)為20#鋼。蒸汽管道敷設(shè)至用戶端時(shí)，可考慮采用螺旋焊接鋼管（GB/T 9711.1—2008），材質(zhì)為Q235-B。管道厚度如表2所示。

3.2 管道保溫

3.2.1 主保溫材料

本工程架空蒸汽管道的保溫方式參照已實(shí)施的供熱主管網(wǎng)的保溫方式，暫定內(nèi)層采用硅酸鋁（密度為120 kg/m3），外保溫材料采用高溫玻璃棉材質(zhì)（密度為50 kg/m3）。根據(jù)已運(yùn)行的長(zhǎng)距離供熱管道的情況看，達(dá)到設(shè)計(jì)熱負(fù)荷后可控制溫降在5 ℃以內(nèi)，保溫效果較好。埋地管道主保溫材料內(nèi)、外層均采用憎水型高溫玻璃棉。

3.2.2 反光層材料（防敷設(shè)散熱）

在室外供熱管的長(zhǎng)距離輸送中，存在輻射熱損失較大的實(shí)際情況。因此，考慮在內(nèi)、外主保溫層之間設(shè)置2層阻燃型鋁箔布反光層，從而減少輻射散熱，并起到阻燃的作用。

3.2.3 防潮層材料

根據(jù)保溫油漆設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，應(yīng)在室外供熱管道主保溫層與外保護(hù)之間設(shè)置防潮層，并采用增強(qiáng)型玻纖涂塑膠粘帶防潮層，從而提高防水、防潮效果，縮短施工周期。

3.2.4 外保護(hù)層材料

本設(shè)計(jì)方案的保護(hù)層與原有管網(wǎng)工程的保護(hù)層相同，并采用了0.5 mm的彩鋼板進(jìn)行保護(hù)。此外，埋地管道外加設(shè)了螺旋焊接鋼管鋼套管保護(hù)層。

3.2.5 保溫厚度

管道保溫按經(jīng)濟(jì)保溫厚度的計(jì)算方式適當(dāng)加厚，以確保外保護(hù)層表面溫度不高于環(huán)境溫度5 ℃。根據(jù)《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50264—2013）中的要求，管網(wǎng)保溫層的厚度可根據(jù)管網(wǎng)的表面溫度選擇，以確保外保護(hù)層表面的溫度不高于環(huán)境溫度5 ℃。

3.2.6 絕熱支架設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)擬采用絕熱支架管拖形式，并對(duì)管道、導(dǎo)向支架進(jìn)行了優(yōu)化?？蛇x用的隔熱環(huán)材料主要有高強(qiáng)度膨脹蛭石、高強(qiáng)度石棉橡膠板、鎂鋼隔熱塊。埋地管道制造廠家根據(jù)埋地管道內(nèi)部滑動(dòng)、導(dǎo)向支架的要求成套制作管道。本方案暫時(shí)選擇了鎂鋼隔熱塊，這樣不僅能保證管道的強(qiáng)度，且具有較好的隔熱效果（不大于0.17 W/mk）。

3.2.7 管道防腐

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，供熱管道在做保溫之前，應(yīng)在其表面涂刷一層耐熱防銹漆。本設(shè)計(jì)采用熱固性樹(shù)脂耐熱漆（煙囪漆）

對(duì)供熱管道及其附件進(jìn)行防銹防腐處理。此外，直埋管道的防腐應(yīng)按照土壤腐蝕等級(jí)確定防腐措施。目前，常用的防腐措施有石油瀝青防腐、環(huán)氧煤瀝青防腐和聚脲防腐。本設(shè)計(jì)推薦采用聚脲防腐，一般開(kāi)挖埋地管道均可涂刷聚脲，涂刷厚度為0～1.2 mm；頂管施工段埋地管道鋼套管防腐的涂刷厚度為1.6～2.0 mm。對(duì)于地下水位較淺的區(qū)域，應(yīng)增設(shè)埋地管道鋼套管犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)裝置，從而延長(zhǎng)管道的使用壽命。

3.3 疏、放水的方式

蒸汽管道的低點(diǎn)和垂直升高的管段前應(yīng)設(shè)置啟動(dòng)放水裝置和疏水裝置。在順坡的情況下，同一坡向的管段每隔400～500 m，逆坡時(shí)每隔200～300 m應(yīng)設(shè)設(shè)置啟動(dòng)放水裝置和疏水裝置。在本工程中，順流的蒸汽管道可不設(shè)坡度，逆流的蒸汽管道的安裝坡度為0.003.因此，疏水器的設(shè)置點(diǎn)為管網(wǎng)的最低點(diǎn)、垂直管道爬高處和閥門(mén)前。此外，還可在適當(dāng)位置設(shè)置啟動(dòng)疏水閥，一般設(shè)置在固定支架處，具體做法可參照《蒸汽管道疏放水裝置圖》；所有疏、放水裝置中的隔離閥公稱壓力等級(jí)應(yīng)為PN2.5 MPa。

4 管網(wǎng)自控系統(tǒng)及其計(jì)量

為了保證供熱系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約能源、降低運(yùn)行費(fèi)用和提高運(yùn)行管理水平的目的，應(yīng)設(shè)置熱網(wǎng)自控系統(tǒng)。一級(jí)管網(wǎng)自控系統(tǒng)是指從熱源點(diǎn)至用戶熱力站之間的一級(jí)供熱管網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能為根據(jù)用戶用汽參數(shù)的變化控制熱網(wǎng)的供汽參數(shù)，從而保證熱量的有效利用。監(jiān)控系統(tǒng)由中央監(jiān)控站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端站組成，中央監(jiān)控站設(shè)置在熱電廠內(nèi)，遠(yuǎn)程終端站設(shè)置在各用戶站內(nèi)，兩者通過(guò)無(wú)線信息進(jìn)行壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等參數(shù)的傳輸、查詢、顯示、打印及軟操等。供熱管線電廠供熱站出口設(shè)有總流量測(cè)量裝置。在管網(wǎng)沿線，應(yīng)根據(jù)供熱管網(wǎng)的接入方式設(shè)置各用戶專(zhuān)屬的入口計(jì)量裝置。

5 支架設(shè)計(jì)

本工程熱網(wǎng)支架管墩采用獨(dú)立式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，支架采用門(mén)形（或T形）支架。跨越道路和河流的管架采用鋼結(jié)構(gòu)桁架跨越。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的結(jié)果，支架基礎(chǔ)采用淺基礎(chǔ)，沿江區(qū)域或地勢(shì)較低區(qū)域的管道基礎(chǔ)根據(jù)具體的地質(zhì)情況和防洪要求設(shè)置樁基基礎(chǔ)。

6 警示標(biāo)志和防撞措施

供熱管道沿線涉及河流、道路跨越的工程，應(yīng)設(shè)置管道跨越凈高、凈寬警示標(biāo)志；沿道路、河流平行敷設(shè)的供熱管道表面應(yīng)涂刷相應(yīng)的蒸汽流向、蒸汽燙傷警示標(biāo)志；與道路距離較近的管道，特別是高支架跨越道路的支墩，必須采取防撞土建支護(hù)措施，盡量避免車(chē)輛誤撞。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了蒸汽遠(yuǎn)距離輸送管網(wǎng)的建設(shè)措施，為蘭溪發(fā)電廠進(jìn)行大規(guī)模集中供熱提供了技術(shù)條件。經(jīng)相關(guān)專(zhuān)家的分析和研究，該管線建設(shè)技術(shù)方案是可行的。采用本方案實(shí)現(xiàn)集中供熱具有投資少、見(jiàn)效快，可避免小型熱電廠的重復(fù)投資，可節(jié)約大量土地、淡水和人力等資源的特點(diǎn)。雖然供熱主線長(zhǎng)約22 km，但通過(guò)科學(xué)選擇供熱管道、保溫優(yōu)化設(shè)計(jì)、支架隔熱設(shè)計(jì)和供熱補(bǔ)償?shù)仁侄?，能很好地減少沿途供熱壓降和熱損失，從而保證用戶側(cè)的熱力參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

〔編輯：張思楠〕