齊 玲

（沈陽市熱力工程設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽 110014）

如何節(jié)約能源和改善環(huán)境是現(xiàn)今世界遇到的重大挑戰(zhàn)，也是我國(guó)目前面臨的重要課題。從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度來審視，必須處理好經(jīng)濟(jì)建設(shè)、生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。城市集中供熱項(xiàng)目的建設(shè)不僅解決了城市建設(shè)發(fā)展中集中供熱的需要，還從根本上解決了原有能源浪費(fèi)和污染環(huán)境的問題。集中供熱系統(tǒng)按照熱媒不同可分為熱水供熱系統(tǒng)和蒸汽供熱系統(tǒng)，蒸汽供熱系統(tǒng)主要針對(duì)生產(chǎn)工藝熱用戶供熱，該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的工業(yè)廠房。蒸汽管網(wǎng)的設(shè)計(jì)需要針對(duì)具體單位所需蒸汽參數(shù)統(tǒng)一考慮，其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括蒸汽管網(wǎng)的管徑、保溫、補(bǔ)償形式、附件等部分。以下根據(jù)某開發(fā)區(qū)液壓產(chǎn)業(yè)基地實(shí)際蒸汽供熱管網(wǎng)工程對(duì)蒸汽管網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

1.供熱現(xiàn)狀

該開發(fā)區(qū)液壓產(chǎn)業(yè)基地現(xiàn)有工業(yè)蒸汽熱用戶為5家，均為全年連續(xù)生產(chǎn)用汽，目前各企業(yè)生產(chǎn)用汽均為各企業(yè)原有的燃煤鍋爐房提供。由于產(chǎn)業(yè)基地的蓬勃發(fā)展，將有更多的工業(yè)企業(yè)入駐，目前正建設(shè)一座大型的集中供汽的鍋爐房。

2.工業(yè)熱負(fù)荷

控詳規(guī)劃,產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置一座鍋爐房。鍋爐房?jī)?nèi)設(shè)置3×20 t/h蒸汽鍋爐，實(shí)現(xiàn)集中供汽量為60 t/h，供汽參數(shù)為204℃，1.6 MPa；產(chǎn)業(yè)區(qū)現(xiàn)有工業(yè)負(fù)荷為5家，各企業(yè)用汽量詳見下表：

工業(yè)熱負(fù)荷調(diào)查表

3.蒸汽管網(wǎng)

3.1 蒸汽管網(wǎng)布置與走向

3.1.1 熱力管線的布置要求

管線的布置應(yīng)依據(jù)城市總體規(guī)劃，深入研究各功能分區(qū)的特點(diǎn)和具體要求。管線的布置應(yīng)考慮與區(qū)域發(fā)展速度和規(guī)模相一致，且根據(jù)發(fā)展的要求分期實(shí)施。管線的布置應(yīng)考慮熱源的位置、熱負(fù)荷分布及熱負(fù)荷密度。管線的布置需滿足不同熱用戶對(duì)熱負(fù)荷的需求。管線的布置需考慮地上、地下管道與構(gòu)筑物、園林綠地的關(guān)系。

3.1.2 熱力管線布置的原則

管網(wǎng)主要干線應(yīng)盡可能經(jīng)過熱負(fù)荷的中心及熱負(fù)荷密集區(qū)。從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，主管線盡量做到線路短，管線平直。管網(wǎng)敷設(shè)應(yīng)在保證安全的前提下，采用簡(jiǎn)便的施工方法，力求工程量小，維修簡(jiǎn)便，節(jié)約用地。管線盡量沿著現(xiàn)有道路進(jìn)行敷設(shè)。

3.2 蒸汽管網(wǎng)水力計(jì)算

管網(wǎng)按最終負(fù)荷計(jì)算，以最終熱負(fù)荷為水力設(shè)計(jì)計(jì)算，以目前熱負(fù)荷作相應(yīng)的水力校核計(jì)算。蒸汽網(wǎng)水力計(jì)算參數(shù)：

供汽壓力：1.6 MPa；

供汽溫度：204℃；

管道絕對(duì)粗糙度：0.2 mm；

極限流速： DN＞200 mm 80 m/s；DN＜200 mm 50 m/s；

局部阻力與沿程阻力的比值：0.4；

最大熱負(fù)荷：60 t/h；

最小熱負(fù)荷：35 t/h；

最遠(yuǎn)供汽半徑：3.37 km。

詳見蒸汽網(wǎng)水力計(jì)算簡(jiǎn)圖，蒸汽網(wǎng)水力計(jì)算表。

蒸汽網(wǎng)水力計(jì)算簡(jiǎn)圖

通過水力計(jì)算可知：熱電廠的生產(chǎn)用汽均能滿足各用戶的壓力和溫度要求。

蒸汽管線水力計(jì)算表

3.3 蒸汽管網(wǎng)的敷設(shè)和補(bǔ)償方式

3.3.1 蒸汽管網(wǎng)敷設(shè)方式

根據(jù)產(chǎn)業(yè)區(qū)的園區(qū)規(guī)劃，確定本次設(shè)計(jì)蒸汽網(wǎng)采用直埋方式敷設(shè)，局部采用架空敷設(shè)。

3.3.2 蒸汽管網(wǎng)補(bǔ)償方式

蒸汽網(wǎng)直埋部分采用內(nèi)置式波紋補(bǔ)償器。架空部分采用球形補(bǔ)償器。

3.4 管道保溫

蒸汽網(wǎng)直埋部分保溫管道采用鋼套鋼的預(yù)制保溫管道，外保護(hù)層為鋼管，具有良好的保護(hù)作用，保溫材料采用保溫性能好的離心玻璃棉等，外鋼管要進(jìn)行防腐處理。蒸汽網(wǎng)架空部分采用巖棉管殼保溫，保護(hù)層為二布三油外加玻璃鋼鋁箔。

保溫材料主要指標(biāo)如下：

巖棉主要指標(biāo)：密度≥120 kg/m3；抗壓強(qiáng)度≥200 kPa；導(dǎo)熱系數(shù)：0.029-0.04 W/(m.℃)；耐熱性：400℃。

離心玻璃棉主要指標(biāo)表：密度≥48 kg/m3；抗壓強(qiáng)度≥200 kPa；

導(dǎo)熱系數(shù)：0.035-0.03 W/(m.℃)；耐熱性：400℃。

3.5 管道及附件的設(shè)置

3.5.1 管道材質(zhì)及管道壁厚的選擇

管道的材質(zhì)根據(jù)管徑的不同采用兩種材質(zhì)：管道的管徑＜DN150 mm時(shí)采用無縫鋼管，管道材質(zhì)采用20#鋼。管道管徑≧150 mm時(shí)采用螺旋縫電焊鋼管，管道材質(zhì)采用Q235B。

對(duì)管道壁厚選擇時(shí)，依據(jù)管道理論計(jì)算壁厚計(jì)算公式為：

式中：

[σ]jt:管道在計(jì)算溫度下的基本許用應(yīng)力；查表取105(Mpa)

P:管道的設(shè)計(jì)壓力；取1.6MPa

D0：管道外徑 (mm)

S1：管道理論計(jì)算壁厚 (mm)

η：縱向焊縫減弱系數(shù) ,取1.0

Y：溫度修正系統(tǒng),取0.4

管道的計(jì)算壁厚：Sjs=S1+C式中：

C：管道壁厚附加值，取0.8(mm)

管道的取用壁厚S：S≥Sjs

本次設(shè)計(jì)選取如下：￠426×7；￠325×7；￠73×7；￠219×6。

3.5.2 管件

管道的三通、彎頭、變徑及固定支架等管件均應(yīng)符合中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。疏水、放水及放汽裝置的設(shè)計(jì)是保證蒸汽系統(tǒng)的快速啟動(dòng)、安全運(yùn)行，事故檢修等的重要環(huán)節(jié)。故蒸汽管網(wǎng)設(shè)置以下裝置。啟動(dòng)疏水裝置是排除蒸汽供熱系統(tǒng)啟動(dòng)暖管過程中所產(chǎn)生的凝結(jié)水而設(shè)置的管道及附件。經(jīng)常疏水裝置是排除蒸汽供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)蒸汽管道或設(shè)備所產(chǎn)生的凝結(jié)水而設(shè)置的疏水器及其前后管道及附件。放水裝置是蒸汽供熱系統(tǒng)啟停和檢修時(shí)為排水設(shè)置在管道低點(diǎn)的管道及附件。放汽裝置是蒸汽供熱系統(tǒng)為排汽或吸汽裝設(shè)在其高點(diǎn)處的放（吸）汽管道及附件。蒸汽管道的低點(diǎn)、垂直升高前及關(guān)斷閥門前均設(shè)置啟動(dòng)疏水裝置。同一坡向的管段，順坡情況下每隔400-500 mm、逆坡每隔200-300 mm設(shè)置啟動(dòng)疏水裝置。

3.5.3 防腐

工作鋼管在保溫前需要進(jìn)行除銹處理，并涂刷一層防銹漆，鐵紅酚醛防銹漆。

3.5.4 井室和閥門的設(shè)置

蒸汽網(wǎng)直埋部分每個(gè)分支均設(shè)置支線井，架空部分設(shè)置閥門操作平臺(tái)和啟動(dòng)疏水裝置，閥門公稱壓力按2.5 MPa選取。

通過以上設(shè)計(jì)內(nèi)容可以得出結(jié)論：在蒸汽管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中要根據(jù)規(guī)劃所給路由，結(jié)合道路沿線的敷設(shè)條件，選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并在管網(wǎng)設(shè)計(jì)中綜合考慮各種設(shè)計(jì)條件確定各種所需附件的選擇，確保在安全可靠，安裝方便，經(jīng)濟(jì)合理的條件下滿足各蒸汽用戶的需求。