毕业论文范文——许昌市某小区的供暖系统

河南理工大学学生毕业设计 摘 要 I 摘 要 随着人民生活水平的提高，集中供热被越来越多地采用，采用集中供暖可 以减少能量的浪费，提高供热效率，较少环境污染，利于管理。同时采用集中 供热可提高供热质量，提高人们的生活质量。 本次毕业设计的课题为许昌市某小区的供暖系统，包括供热外网和换热站 的设计。该小区包括住宅楼与商业用楼，总建筑面积为 69570m2，热用户计算 热负荷为 4459.3kW。小区换热站以饱和蒸汽为一次热媒，采暖供回水温度为 95/70。首先，根据设计题目搜集资料，确定供热系统的相关方案。包括集 中供热系统的选择、枝状管网的确定、热负荷的计算、热媒的选择及其参数的 确定。然后，进行小区供热外网的设计。包括管道的敷设、管网中固定支架、 阀门井、补偿器等附件的位置与数量的确定，管道的保温，管网的水力计算。 通过水力计算确定管网的管径以及压力损失，并进行不平衡率的计算，尽量使 每段管线都能达到水力平衡。接着，确定换热站系统流程；对换热器、循环水 泵、定压水泵等主要设备进行选型计算；合理布置所有的设备以及它们之间的 管道。同样，还要对换热站内部进行水力计算以求得各种管路的管径。最后， 根据设计的供暖系统的特点提出合理有效的运行调节方法。 关键词：关键词： 供热外网；换热站；水力计算；运行调节 河南理工大学学生毕业设计 Abstract I Abstract With the exeltation of peoples life .The district heating system has been adopted more and more ; the adoption of which can reduce the waste of energy ,raise the efficiency of heating decrease the pollution of environment ,benefit in management. Adopt district heating system can raise the heating quality, raise peoples living quality at the same time. This is a heating system design about one district in XUchang City, which includes outdoor heating pipe network and heat transfer station. The district contents residence building and business building, the total constructiong area is about 69570 m2 and heat load is about 44593kW. In the heating system, the heat transfer station which takes staturation Steam as high temperature heat medium and 95/70 water circulating water as heat-supplying-medium. Firstly, needing to collect some information basis the design subject, and confirming the correlation scheme about the heating system. It contents the option of the concentrate heating system, the confirming of branch pipeline network, the calculate of the heating system, the choosing of heat medium and its parameter. Secondly, putting up the design about the outdoor heating pipe network. It contents the laying of pipe, defining the position and number of the accessories such as fixed supports, valve wells and compensators, the defining of the pipeline, the hydraulic computation of the pipeline . Through the hydraulic computation, we can confirm the diameter of the pipling and the pressure lossing, computing the hydraulic unbalance rate in order to make the hydraulic balance on every pipling. Then, the process of heating medium flow is determined. After the type of heat exchanger, water circulating pumps and make-up water pumps are chosen; they and the pipelines among them are arranged rationally. Also, the hydraulic computation of internal heat transfer station shouid be workouted to meet the need of every pipling. Finally, according to the characteristic of the heating system, a reasonable and effective operation and regulation method should be 河南理工大学学生毕业设计 Abstract II proposed. Keywords: outdoor heating pipe network; heat transfer station; hydraulic calculation; operation and regulation. 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 1 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 第二章第二章 基本资料基本资料 2 2 2.1 工程概况2 2.2 原始资料2 2.2.1 水质资料2 2.2.2 气象与地质资料2 2.2.3 供回水温度3 第三章第三章 集中供热系统的热负荷集中供热系统的热负荷 4 4 3.1 集中供热热负荷的特征4 3.2 集中供热热负荷的计算5 3.3 集中供热系统热媒的选择7 3.3.1 室外供热管网的热媒.7 3.3.2 室外供热管网的热媒的选择.7 3.4 集中供热系统中热媒参数的确定7 3.5 室外热网系统形式的确定8 第四章第四章 室外管网的设计室外管网的设计 1111 4.1 室外管网管道布置原则11 4.2 外网管道敷设方式12 4.3 供热管道及其附件15 4.3.1 供热管道15 4.3.2 阀门 .16 4.3.3 管道的放气与排水18 4.4 补偿器18 4.4.1 设置补偿器的意义18 4.4.2 补偿器种类19 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 2 4.5 支架19 4.6 检查井21 第五章第五章 外网水力计算外网水力计算 2323 5.1 水力计算的主要任务23 5.1.1 热水供热系统水力计算的意义23 5.1.2 热力管网水力计算的主要任务23 5.2 水力计算的基本原则23 5.3 水力计算的作用23 5.4 热水网路水力计算方法及步骤24 5.5 管路水力计算举例.27 第六章第六章 换热站的设计换热站的设计 3434 6.1 换热站概述34 6.1.1 换热站的作用34 6.1.2 换热站的分类34 6.2 换热站的设计原则35 6.3 换热站的布置原则36 6.4 换热站系统的工艺流程36 6.4.1 蒸汽凝结水系统36 6.4.2 采暖热水供回水系统37 6.4.3 补水定压系统38 6.5 换热站主要设备选型40 6.5.1 换热器的分类40 6.5.2 换热器的选取40 6.5.2 换热器的计算选型44 6.5.3 循环水泵的选型47 6.5.4 定压补水泵的选型48 6.5.5 补水箱的选型50 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 3 6.5.6 水处理设备的选型50 6.5.7 分水器、集水器和分汽缸的选型51 6.5.8 除污器的选型52 6.6 换热站内部水力计算54 第七章第七章 供热系统运行调节供热系统运行调节 5757 7.1 供热系统的初调节57 7.2 供热系统的运行调节58 第八章第八章 供热管道的保温与防腐供热管道的保温与防腐 6262 8.1 供热管道的保温62 8.1.1 保温的目的.62 8.1.2 保温材料的选择.62 8.1.3 保温一般规定.62 8.1.4 预制式保温.63 8.2 供热管道的防腐64 参考文献参考文献 6666 致致 谢谢 6767 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 1 第一章 绪 论 供热自古以来就是人们为了保证适宜的生活条件而创造的一种生活方式， 为保障冬季供热工作安全稳定运行，确保居民度过一个温暖的冬天.我国是用 煤大国，在供暖和发电上消耗了大量的煤炭，为了既能保证供热需要，又能尽 量的节约能源为我国可持续发展战略做贡献。随着我国经济的发展，居民对生 活水平程度越来越重视，因此，不管是城区供热还是城镇供热，对供热都越来 越重视。供热工程是以热水或蒸汽作为热媒为用热系统（如供暖、通风、空调、 热水供应和生产工艺）提供热能的供暖系统和集中供热系统。供暖系统是以人 工技术把能源的热量通过热媒输送管道送到热用户的散热设备，为建筑物供给 所需要的能量。在近几年中，通过供热工程的新发展和新技术的应用，使得供 热体制发生了根本性变化。 随着城市能源供应结构调整、采暖制度改革和建筑节能等市场变化的要求， 在集中供热为主的前提下，出现了多种多样的采暖方式。如以燃气为能源的采 暖方式，以煤油为能源的供热方式，以电为能源的供热方式，这种多种采暖方 式的出现，为人们进行最优化、最适宜的采暖方式的选择提供了可能。 综上所述，现在的采暖方式有很多选择，选择时要考虑的因素也越来越多， 如能源与环境保护、投资、运行管理热舒适度等。现在我国正处在基本建设加 速发展时期，许多城市迫于环境保护压力急需在各种采暖方式中作出选择。而 各种采暖方式在初投资、运行管理、环境影响、安全性热舒适度等方面的总和 评判尚无定论。不适当的采暖方式不仅会造成资金上的浪费，还会引起能源、 环境和社会安定等方面的一系列问题。因此，如何准确全面的评价各种采暖方 式的优差，如何针对一个实际工程选取最适合的采暖方式，就成为一个很重要 的问题。 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 2 第二章 基本资料 2.1 工程概况 本次设计为许昌市某小区供热系统设计，主要包括外网设计和小区换热站 设计。本小区共包括楼房 22 幢，其中商用楼 9 幢，民用住宅楼 13 幢。小区总 占地面积 46311.3 m2，总建筑面积 69570m2，建筑物占地面积 13420 m2，建筑 密度 28.98%，容积率 1.7，绿地率 30%。 2.2 原始资料 2.2.1 水质资料 总硬度 H0（mmol /L） 7.35 永久硬度 HFT（mmol /L） 4.35 暂时硬度 HT（mmol /L） 3.00 总碱度 A（mmol /L） 3.00 PH 值 8.27 溶解氧（mg /L） 7.79.6 溶解固形物（mg/L） 550 2.2.2 气象与地质资料 位置 E113.83 N 34 海拔（m） 72.8 冬季大气压力（kPa） 1017.9 冬季采暖室外计算干球温度 -4 冬季室外平均风速（m/s） 2.7 采暖天数（天） 94 最大冻土深度（cm） 49 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 3 2.2.3 供回水温度 一级网供回水温度： 12 /140/80C 二级网供回水温度： 12 /95/70C 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 4 第三章 集中供热系统的热负荷 3.1 集中供热热负荷的特征 集中供热系统指的是以热水或蒸汽作为热媒集中向一个具有多种热用户的 较大区域供热的系统。集中供热的任务是按照用户的需要和要求，把热能从热 源，经供热管道输送给各个热用户。为此，首先需要了解热用户对热能的需求， 确定热用户的设计热负荷、掌握热用户的情况。 集中供热是指将热能经济可靠地输送到生产、生活和采暖等各种不同热用 户的区域供热方式。其热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节、生产工艺 等用热系统。集中供热系统的热负荷一般包括采暖、通风、空气调节、生活用 热水供应和生产工艺等热负荷。这些用热系统热负荷的大小及其性质是供热规 划和设计的最重要的依据。这些用热系统热负荷的大小及其性质是供热规划和 设计的最重要依据。 居民住宅的公共建筑的采暖、空调、通风和生活热水供应热负荷属于民用 热负荷。生产工艺、厂房采暖、通风、空调和厂区的生活热水供应热负荷属于 工业用热负荷。所以，本设计中居民楼供暖属于民用热负荷，商用楼供暖属于 工业热负荷。 集中供热系统的热负荷，按其性质还可分为： （1）季节性热负荷 供暖、通风、空气调节系统的热负荷是季节性热负 荷。季节性热负荷的特点是：与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等 气候条件有很密切关系，其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而在 全年有很大的变化。 （2）常年性热负荷 生活用热（主要指热水供应）和生产工艺系统用热属 于常年性热负荷。常年性热负荷的特点是：与气候条件的关系不大而且，它的 用热状况在全日中变化较大。其中，生产工艺系统的用热量直接取决于生产状 况，热水供应用热量与生活水平、生活习惯以及居民成分等有关。 综上述资料所述，本供热系统应该属于季节性民用热负荷。 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 5 3.2 集中供热热负荷的计算 采暖热负荷是城市集中供暖系统中的最重要的负荷。 集中供热系统的设 计热负荷是根据集中供热方案、确定集中供热规划、确定集中供热系统形式、 计算供热管道直径等的基本依据。集中供热系统的热负荷的确定宜采用经核实 的建筑物的设计热负荷。 对集中供热系统进行规划或初步设计时，往往尚未进行各类建筑物的具 体设计工作，不可能提供较准确的建筑物热负荷的资料。因此，通常是采用概 算指标法来确定各类热用户的热负荷。概算指标法包括体积热指标法或是面积 热指标法，本次设计采用的是面积热指标法。其计算方法如公式 3-1 所示。 kW （3-1） 3 10 nf QqF 式中 建筑物的供暖设计热负荷，kW；n Q 建筑物的建筑面积，m2； F 建筑物供暖面积热指标，；它表示每 1m2建筑面积f q 2 /W m 的供暖设计热负荷。 在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的 基础上，我国城市热力管网设计规范中，给出的各类建筑的采暖热指标可 按表 3.1 来进行选择。 表表 3.13.1 采暖热指标热指标推荐值采暖热指标热指标推荐值（ W W/ /m m ） ）f q 建筑物 类型 住宅综合居 住区 学校 办公 医院 托幼 旅馆商店食堂 餐厅 影剧 院 大礼堂 体育馆 未采取技 能措施 （W/m2） 58-6460-6760-8065-8060-7065-80115- 140 95- 115 115- 165 采取节能 措施 （W/m2） 40-4545-5550-7055-7050-6055-70100- 130 80- 105 100- 150 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 6 结合实际情况，该小区采取现在国家提倡的建筑节能措施，本设计中民用 建筑采暖供热热指标确定为 60W/m2，商用建筑采暖供热热指标确定为 70W/m2 。根据上述公式计算可得各建筑供暖热负荷，其计算结果见表 3.2。 表表 3.23.2 热负荷计算表热负荷计算表 建筑物单层面积 （m2） 层数总面积 （m2） 建筑物 职能 热指标 （W/m2） 热负荷 （kW） 179964794 商用 70335.6 266063960 商用 70277.2 344962694 商用 70188.6 460163606 商用 70252.4 5577 63462 商用 70242.3 6415 62490 商用 70174.3 754663276 民用 60196.6 8470 62820 民用 60169.2 945462724 民用 60163.4 1051363078 民用 60184.7 1148062880 民用 60172.8 1248062880 民用 60172.8 13454 62724 民用 60163.4 14 15 16 485 679 525 6 6 6 2910 4074 3150 民用 民用 民用 60 60 60 174.6 244.4 189.0 1750163006 民用 60180.4 18278 61668 民用 60100.1 19615 63690 民用 60221.4 2065463924 商用 70274.7 2145062700 商用 70189.0 2245863060 商用 70192.4 建筑总面积 69570m； 小区楼房总热负荷为：4459.3kW 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 7 3.3 集中供热系统热媒的选择 在热源内，利用燃料燃烧产生的热能、电能、太阳能、核能以及上一级热 源提供的高温水或蒸汽等方式将供热热媒加热或使热媒汽化，为下一级热源或 热用户提供能量。集中供热系统中，室外供热管网系统，按照管道内输送的介 质分，有热水供暖系统，蒸汽供热系统。蒸汽。对于热媒的选择主要取决于热 用户的使用特征和要求，同时也与选择的热源型式有关。 3.3.1 室外供热管网的热媒 目前，室外管网常见的热媒种类有热水和蒸汽两种。在我国，习惯认为， 水温低于或等于 100的热水，称为低温水，水温高于 100的热水，称为高 温水。 本设计中小区的主要建筑是居民楼和商用楼，生活采暖是供热的主要目的， 不是商业用热，因此本设计采用的供热热媒为热水 3.3.2 室外供热管网的热媒的选择 与蒸汽热媒相比，以热水作为热媒有以下优点： （1）热水供热系统的热能利用效率高。由于在热水供热系统中，没有凝 结水与蒸汽泄漏以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统好， 实践证明，一般可节约燃料 20%40%。 （2）以水作为热媒用于供暖系统时，可以改变供水温度来进行供热调节 （质调节），既能减少热网热损失，又能较好的满足卫生要求。 （3）热水系统的蓄热能力高，由于系统中水量多，水的比热大，因此， 在水力工况和热力工况短时间失调时，也不会引起供暖状况的很大波动。 （4）热水供热系统可以远距离输送，供热半径大。 3.4 集中供热系统中热媒参数的确定 对以热力站为热源的热水系统来说，提高供水温度和加大供回水温差，可 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 8 使热网采用较小的管径，降低输送网路循环水的电能消耗和用户用热设备的散 热面积，在经济上是合适的。热媒参数的确定，也是供热系统方案的一个重要 问题。其确定应结合具体条件，考虑热源、管网、用户系统等方面的因素，进 行技术经济比较确定。 当不具备确定最佳供、回水温度的技术经济比较条件时，热水热力网供、 回水温度按以下的原则确定： （1）热电厂为热源：热电厂所提供的设计供水温度可取 110-150，回水 温度约 60-70，系统一般需经换热站进行热交换，将二次水换成 95/70的 热水，提供给民用建筑使用，一次水放热后返回热电厂。采用一级加热供水温 度取较小值；采用二级加热（包括串联尖峰锅炉）取较大值。 （2）区域锅炉房为热源：供热规模较小时，采用 95-70的水温；供热规 模较大时，应采用较高供水温度。 （3）生活热水负荷的管网，供水温度一般不应低于下列规定： a.闭式系统：70；b.开式系统：60。 本设计采用小区换热站供暖，设计供水温度 95，回水温度 70。 3.5 室外热网系统形式的确定 集中供热系统是由热源、热网和热用户三部分组成，由集中热与满产生的 蒸汽、热水通过管网供给一个城市（镇）或部分区域生产、供暖和生活所需的 热量。热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。热网系统的 型式取决于热媒、热源与热用户的相互位置和供热地区热用户的种类、热负荷 大小和性质等。选择热网型式时应遵循安全供热和经济性两个基本原则。对于 热水供热系统型式的确定时，还应特别注意供热的可靠性，当部分管段出现故 障后，热网具有后备供热的可能性问题。 热水供热系统的热网型式主要有枝状管网和环状管网两种形式。枝状主要 优点是布置简单，供热管道的直径，随离热源越远而逐渐越小；金属耗量小， 基建投资小，运行管理简便。但是枝状管网不具后备供热的性能,当管网某处 发生故障时，在故障点后的热用户都将停止供热。由于建筑物有一定的蓄热能 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 9 力，通常可采用迅速消除故障的办法，以使建筑物室温不致大幅降低，同时在 与干管相连接的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户支管处安装 设阀门，来进一步缩小事故的影响范围和迅速消除故障。因此，枝状管网是热 水管网最普遍采用的方式。在本设计中，为力争做到设计合理，安装质量符合 标准和操作维护良好的条件下，热网能够无故障的运行，尤其对于只有供暖用 户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维护并排除各种隐患，以满足在采 暖期内正常运行的要求，加之考虑到目前我国的国情，故本设计中的热网型式 采用枝状网。热网供水从热源沿主干线，分枝干线，用户支线送到各热用户的 引入口处，网路回水从各用户沿相同线路返回热源。图 3-1 是枝状管网和环状 管网的系统图。 图图 3-13-1 枝状管网和环状管网枝状管网和环状管网 为了使管网发生故障时，缩小事故的影响范围和迅速消除故障，在与干管 相连接的管路分枝处，及在与分支管路相连长的用户支管处，均应装设阀门。 对于环状管网，它的主要优点就是具有很高的供热后备能力。当输配干线 的某处出现故障时可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向保证供热。但 河南理工大学本科毕业设计 第三章 集中供热系统的热负荷 10 是由于它的热网投资比较大，运行管理较为复杂，其本身要求较高的自动控制 措施，目前在国内刚开始使用，各方面不是很完善。 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 11 第四章 室外管网的设计 4.1 室外管网管道布置原则 外网的网路对于供热的可靠性、系统的机动性、运行是否方便以及经济效 益有着很大的影响。因为室外供热管网是供热系统中投资最多、施工最繁重的 部分，所以合理地选择供热管道的敷设方式以及作好管网平面的定线工作，对 节省投资、保证热网安全可靠地运行和施工维修方便等，都具有很重要的意义。 供热管网布置原则是应在城市建设规划的指导下，考虑热负荷分布、热源 位置、与各种地上、地下管道及构筑物、园林绿地的关系和水文、地质条件等 多种因素，经技术经济比较确定。 供热管线平面位置的确定，即定线，应遵循如下基本原则： （1）经济上合理 主干线力求短直，主干线应尽量走热负荷集中区。要注 意管线上的阀门，补偿器和某些管道附件（如放气、放水、疏水等装置）的合 理布置，因为这将涉及到检查室的位置和数量，尽可能使其数量减少。 （2）技术上可靠 供热管线应尽可能走地势平坦，土质好、水位低的地区， 尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地 带。 （3）对周围环境影响少而协调 供热管线应少穿主要交通线。一般平行于 道路中心线并尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一 侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市美观，不妨碍交通。供热管道与各种 管道、构建物应该协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检 修方便。 而对于城市热力管道的布置还应遵循以下原则： （1）城市道路上的热力网管道一般应平行与道路中心线，并应尽量敷设在 车行道以外的地方，一般情况下同一条管道应只沿街道的一次敷设。 （2）穿过厂区的城市热力管网道，应敷设在易于检修和维护的位置。 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 12 （3）管径等于或小于 300mm 的热力网管道，可以穿过建筑物的地下室或自 建筑物下专门敷设的通行管沟内穿过。 （4）热力网管道可以和给水管道、电压 10kV 以下的电力电缆、通信电缆、 压缩空气管道、压力排水管道和重油管道一起敷设在综合管沟内。但热力管道 应高于给水管道和重油管道，并且给水管道应做绝缘层和防水层。 （5）地上敷设的城市热力网管道，可以和其他管道敷设在一起，但应便于 检修，且不应架设在腐蚀性介质管道下方。 经过初步规划设计，可将小区供暖管线分为东、西两条大的支路，管线沿 着小区道路敷设，尽量从绿化带中穿过，避开硬化道路，管线力求短而直。 4.2 外网管道敷设方式 室外供热管道是集中供热系统中投资份额较大，施工最繁重的部分，合理 的选择供热管道的敷设方式以及做好管网的定线工作，对节省投资、保证热网 安全可靠的运行和施工维修方便等，都具有重要的意义。 供热管道及其附件、保温结构、补偿器、管道支座以及地上敷设的管道支 架、操作平台和地下敷设的地沟、检查室等构筑物。 室外供热管道的敷设方式可以分为地上敷设和地下敷设两种。 地上敷设是利用支架或利用建筑物、构建物作为支撑点，来架设供热管线 的方法。按照管道支架安装高度的不同，地上敷设又可以分为低支架、中支架 和高支架三种敷设方式。供热管道地上敷设市较为经济的一种敷设方式。它不 受地下水位、土质和其他管线的影响，结构简单，维修方便，便于运行管理易 于发现和消除故障；但占地面积多，管道的热损失较大，影响城市美观，因此 在本设计中不采用这种方式。 地下敷设可分为有地沟敷设和无沟（直埋）敷设。在地沟敷设中采用地沟 作为地下管线的维护构筑物。地沟的作用是承受土压力和地面负荷并防止水的 侵入。根据地沟内人行通道的设置情况，可以分为通行地沟、半通行地沟和不 通行地沟。无沟直埋敷设是供热管道直接埋设与土壤中的敷设方式。目前，最 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 13 多采用的型式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密结合在一起，形成整体 式的预制保温管结构型式，近年来直埋敷设因其施工方便、造价较低、寿命较 长等优点得到广泛使用。 如图 4.1 所示。本设计采用的就是管道直埋敷设方式。 图图 4.14.1 预制保温管直埋敷设示意图预制保温管直埋敷设示意图 整体式预制保温管直埋敷设与地沟敷设相比较，具有以下优点： （1）直埋敷设不需要砌筑地沟，土方量及土建工程量减小，管道预制，现 场施工量减少，施工进度快，因此可节省供热管网的投资费用。 （2）直埋敷设占地小，易于与其他地下管道和设施相协调。此优点在老城 区、街道窄小、地下管线密集的地段敷设供热管网时更为明显。 （3）直埋敷设保温性能好，水难以从保温材料与钢管之间渗入，管道不易 腐蚀，据调查，认为可保证其使用寿命达 50 年以上，远高于地沟敷设。 （4）根据整体式预制保温管受土壤摩擦力约束的特点，实现了无补偿直埋 敷设方式，在管网直管段上，可以不设置补偿器和固定支座，简化了管网系统 和节省基建费用。 （5）预制保温管结构简单，采用工厂预制，易于保证工程质量。 按照城市热力管网设计规范的要求，在采用地下敷设方式时，热 力网管道与建筑物（构筑物）和其它管线的最小距离应按照表 3.1 来进行选取。 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 14 表表 4.14.1 直埋管道与其它建筑物最小距离表直埋管道与其它建筑物最小距离表 建筑物，构筑物或管线名称与热力网管道最小 水平净距（m） 与热力网管道最小 垂直净距（m） 建筑物基础2 DN =3003.0- 铁道钢轨钢轨外侧 3.0轨底 1.2 电车钢轨钢轨外侧 2.0轨底 1.0 铁路、公路路基边坡底脚或边沟的边缘1.0- 通迅，照明或 10 kV 以下电力线路的电杆1.0- 桥墩（高架桥，栈桥）边缘2.0- 架空管道支架基础边缘1.5- 高压输电线铁塔基础边缘 35-60kV2.0- 110-220kV3.0- 通迅电缆管块1.00.15 通迅电缆 电力电缆和控制电缆 1.00.15 35kV 以下2.00.5 110kV2.01.0 燃气管道 压力800kPa2.00.15 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 15 注：a.当热力网管道的埋设深度大于建（构）筑物基础深度时，最小水平净距应按土 壤内摩擦角计算确定。 b.热力网管道与电缆平行敷设时，电缆处的土壤温度与月平均土壤自然温度比较， 全年任何时候对于电压 10kV 的电缆不高出 5C 时，可减小表中所列距离。 c.在不同深度并列敷设各种管道时，各种管道间的水平净距不应小于其深度差。 d.热力网管道检查室，方型补偿器壁龛与燃气管道最小水平净距不应小于其深度 差。 e.在条件不允许时，经有关单位同意，可以减小表中规定的距离。 无沟地下直埋敷设方式的适合场合一般是：在情况允许下，对公称直径小 于或等于 500mm 的热力管道宜采用直埋敷设。直埋供热管道最小覆土深度根据 城镇直埋供热管道工程技术规程 （CJJ/T8198） ，应符合表 4-2 的规定。 4.3 供热管道 及其附件 供热管道及其附件是供热管道输送热媒的主体部分。供热管道附件是供热 管道上的管件（三通、弯头等）、阀门、补偿器、支座和器具（放气、放水、 除污等装置）的名称。这些附件是构成供热管线和保证供热管管线正常运行的 重要部分。 4.3.1 供热管道 供热管道是需要承受水系统压力的，所以管道就需要是能够承压的管道。 供热管道通常采用钢管。钢管最大优点是能承受较大的内压力和动荷载；缺点 是钢管内部及外部易受腐蚀。室内供热管道常采用水煤气管或无缝钢管；室外 供热管道都采用无缝钢管和钢板卷焊管。根据城市热力管网设计规范的要 求管道钢材号应符合表 4.3 规定，管道钢材的质量及规格应符合国家标准的规 定。 管径/mm50125150200250300350400 车行道/m 0.81.01.01.2 非车行道下/m 0.60.60.70.8 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 16 表表 4.34.3 热力网管道钢材钢号及适用范围参照表热力网管道钢材钢号及适用范围参照表 钢号适用范围钢板厚度 A3F、AY3FPg=1.0Mpa t=150C=8mm A3、AY3Pg=1.6Mpa t=300C=16mm A3g、A3R20、20g 及 低合金钢 可用于本规范适用范围的全 部参数 不限 钢管的连接可采用焊接、法兰盘连接和丝扣连接；焊接连接可靠、施工简 便迅速，广泛用于管道之间及补偿器等的连接；法兰连接装卸方便，通常用在 管道与设备、阀门等需要拆卸的附件连接上。 对于室内供热管道，通常借助三通、四通、管接头等管件，进行丝扣连接， 也可采用焊接或法兰连接。尤其应遵守以下几方面的问题。 （1）弯头的钢材质量，壁厚不小于管道厚；焊接弯头宜双面焊接；钢管焊 制三通，支管开孔应进行补强。 （2）城市热力网管道一般采用无缝钢管、钢管卷焊管。管道钢材号应符合 表 3.6.1 的规定。管道钢材的质量及规格应符合国家标准的规定。 （3）热力网管道的连接应采用焊接。管道与设备、阀门等的附件连接时， 应采用法兰连接。对于 DN200mm 的放气阀，采用螺纹连接。 （4）室外采暖计算温度低于-5C 地区，露天敷设的不连续运行的凝结水管 道放水阀门及室外采暖计算温度低于-10C 地区,露天敷设的热水管道设备附件 均不得采用灰铸铁制品。 （5）弯头的钢材质量，壁厚不小于管道厚。焊接弯头宜双面焊接。钢管焊 制三通，支管开孔应进行补强，对于承受干管轴向荷载较大直埋敷设管道。应 考虑三通干管的轴向补强。 （6）热力网管道所用的变径管应采用压制或钢板卷制。其材质应小低于管 道钢材质量。壁厚不小于管道壁厚。 4.3.2 阀门 阀门是用来开闭管路和调节输送介质流量的设备。在供热管道上，常用的 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 17 阀门形式有：截止阀、闸阀、蝶阀、止回阀和调节阀等。 截止阀按介质流向可分为直通式、直角式和直流式三种。其结构形式，按 阀杆螺纹的位置可分为明杆和暗杆两种。截止阀关闭严密性好，但阀体长，介 质流动阻力大，产品公称通径不大于 200mm。 闸阀主要用于热水管道上，它的结构形式也有明杆和暗杆两种。另外按照 闸板的形状和数目，有楔式与平行式，以及单板与双板的区别。闸阀的优缺点 与截止阀相反,它通常用在公称直径大于 200mm 的管道上。 截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用。由于其调节性能不好，不适于用来 调节流量。现在技术已经基本实现了各种型号截止阀和闸阀的生产，因此光靠 管径作为选择阀门的选择依据，已经不尽科学了。 蝶阀阀体长度很小，流动阻力小，调节性能优于截止阀和闸阀，但造价较 高。 对于上述三种阀门它们的连接方式可用法兰、螺纹连接或采用焊接。它们 的传动方式可用手动传动（用于小口径）齿轮、电动、液动和气动（用于大口 径）等传动方式。 热网规范规定，对于公称直径大于或等于 600mm 的阀门， 应采用电动驱动装置。 止回阀主要用于泵的出口和锅炉房内，是用来防止管道或设备中介质倒流 的一种阀门。它的工作原理是利用流体的动能来开启阀门。在供热系统中，止 回阀常安装在泵的出口、疏水器的出口管道上，以及其它不允许流体反向流动 的地方。常用的止回阀有旋启式和升降式两种。 本设计中，考虑到截止阀的阻力很大，而且目前技术上已经解决了管径对 于阀门选择方面的限制问题，所以在供热外网管道上（除少部分安装的入户截 止阀外）安装的均为闸阀，主要安装在热力管网干支管的起点以及用户热力入 口处。当需要调节供热介质流量时，设置手动调节阀或自动流量调节装置。 在阀门安装施工的过程中还应特别注意以下原则： （1）工作压力大于或等于1.6MPa且公称直径大于或等于350mm的管道上的 闸阀应装旁通阀。旁通阀的直径可按阀门直径的十分之一选用。 （2）公称直径大于或等于600mm的阀门，应采用电动驱动装置。由远动系 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 18 统操作的阀门，其旁通阀亦应采用电动驱动装置。 （3）管径大于500mm的热水热力网干管在低点、垂直升高管段前、分段阀 门前宜设阻力小的永久性污装装置。 4.3.3 管道的放气与排水 为了便于热水管道和凝结水管道顺利放气和在运行或检修时排净管道中的 存水，地下敷设供热管道宜设坡度，其坡度不小于0.002，同时，应配置相应 的放气及排水装置。放气装置应设置在热水、凝结水管道的高点处（包括分段 阀门划分的每个管段的高点处） ，放气阀门的管径采用1532mm。热水、凝 结水管道的局部低点处（包括分段阀门划分的每个管段的低点处） ，应安装放 水装置。热水管道的放水装置应保证一个放水段的排水时间不超过表4.3的规 定。规定放水时间主要是考虑在冬季出现事故时能迅速放水，缩短抢修时间， 以免供暖系统和网路冻结。管径大于500mm的热水热力网干管在低点、垂直升 高管段前、分段阀门前宜设阻力小的永久性污装装置。 表表 4.44.4 热水管道放水时间表热水管道放水时间表 管道公称直径（mm）放水时间（h） Dg30023 Dg35050046 Dg60057 注：寒冷地区采用表中规定的放水时间较小值。停热期间供热装置无冻结危险的地区表中 的规定可放宽。 4.4 补偿器 4.4.1 设置补偿器的意义 为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏， 需要在官道上设置补偿器，以补偿管道的热身场，从而减小管壁的应力和作用 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 19 在阀件或支架结构上的作用力。 4.4.2 补偿器种类 供热管道上采用的补偿器种类很多，按照材料的变形来吸收热伸长的补偿 有：自然补偿器、方形补偿器、波纹管补偿器。利用管道的位移来吸收热伸长 的补偿有：套筒补偿器和球形补偿器等。 自然补偿就是利用管道自身的弯曲管段（如L型或Z型等）来进行管道热伸 长的补偿的方式。自然补偿不需要设置专门的补偿器，因此在考虑管道的热补 偿时，应尽量利用其自然弯曲的补偿能力。但由于管道变形时会产生横向位移， 而且补偿的管段不能很长，因此在管段较长的地方还应加设补偿器进行补偿。 综合考虑补偿器的性价比以及施工方面的具体情况等因素，本设计选用方 形补偿器。它是由四个90弯头构成“U”形的补偿器，靠其弯管的变形来补 偿管段的热伸长。方形补偿器通常用无缝钢管煨弯或机制万头组合而成。它的 主要优点是制造方便；不用专门维修，因而不需要为它设置检查室；工作可靠； 作用在固定支架上的轴向推力相对较小。它的缺点是介质流动阻力大，占地多。 在安装补偿器的时候，经常采用冷拉（冷紧）的方法，来增加其补偿能力或达 到减少对固定支座推力的目的。其示意图见图4.2。 图图 4.24.2 方形补偿器示意图方形补偿器示意图 河南理工大学本科毕业设计 第四章 室外管网的设计 20 4.5 支架 管道支架是支承管道并承受管道作用力的管路附件。它的作用是支承管道 和限制管道位移。支架承受管道重力和由内压力、外载和温度变化引起的作用 力，并将这些荷载传递到建筑结构或地面的管道构件上。根据支架对管道位移 的限制情况，分为活动支座和固定支座两种。 活动支架是允许管道和支承结构有相对位移的管道支架。活动支架按其构 造和功能分为滑动、滚动、弹簧、悬吊和导向等支架形式。根据本设计的实际 情况要求，支架不需要进行位移，所以不设置活动支架。 固定支架是不允许管道和支承结构有相对位移的管道支架。它主要用于将 管道划分成若干补偿管段，分别进行热补偿，从而保证补偿器的正常工作。本 设计中采用的固定支座是直埋敷设中最常用的一种立板式支架，如图 4.3 所示。 管道从固定墩上部的立板穿过，在板子上焊有卡板来进行固定。 图图 4.34.3 直埋敷设固定墩直埋敷设固定墩 在支架安装过程中应注意以下原则： （1）管道的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量。 （2）管段因膨胀和其他作用而产生的推力，不得超过固定支架所能承受的