直埋供热管道的设计与运行

直埋供热管道的设计与运行

1供热管网设计近年来，乌鲁木齐市政建设迅速，集中供水系统项目也启动。我院承担了多项热敏电阻设计任务，主要用于输送高温水。回水温度为13080。大多数项目采用埋式铺设法。2直接埋设地沟敷设直埋敷设与地沟敷设相比具有如下优点:2.1施工简单快捷,提高施工周期。直埋敷设与地沟敷设相比节约土方工程50%,节约砌砖和混凝土工程90%,节省工期50%。2.2造价降低。直埋敷设与地沟敷设相比节约投资近30%。2.3操作维护工作量小,使用期延长。直埋管网可使用15年以上,所需维修工作量小,地沟敷设的管道大多存在跑冒漏现象,加快了管道锈蚀老化,管道维修更换工作不断。2.4直埋管网占地小,节省空间,适用于市政工程项目。2.5节约能源。直埋供热每km热媒温度降不到1℃,直埋供热系统漏水量低于1%,传统地沟供热系统漏水量常常达到1%以上。据资料介绍,采用直埋敷设时,每kg煤燃烧出的热量可供热面积为93.8m3影响直接埋热管网项目的投资因素3.1管道直接埋土，深度h(1)满足垂直固定介质深度的要求查《动力管道设计手册》,直埋供热管道顶部复土应当满足管道纵向稳定的要求,手册中列出部分管径下所对应的值,见表1。(2)直埋管道能够承受10t载重汽车的活动荷载直埋管道穿越道路时还应当满足承受车辆活动荷载的要求,根据手册计算,当管顶复土深度为0.5m时,直埋管道可以承受10t载重汽车的活动荷载。(3)管道范围不东南角《动力管道设计手册》一般规定直埋管道应埋设在当地的冰冻线以下。其所说的直埋管道范围很大,并不专指供热管道。由于供热管道属连续运行方式,被冻结的危险性不大,而乌鲁木齐冰冻线深度大达1.4m,因而,目前乌鲁木齐地区直埋供热管道大多没有设置于当地冰冻线以下,这样可明显降低直埋管网土方工程量。(4)道所对应的最小覆土深度查《城市供热手册》,各种管径直埋供热管道所对应的最小覆土深度见表2。表2针对采用不预热无补偿直埋敷设方式下的情况,而对于目前通用的有补偿直埋敷设方式同样适用。3.2固定支架的设置根据直埋供热管道运行方式,直埋管道除受到土壤摩擦力的作用外,还有补偿器弹性伸缩或摩擦作用力,以及盲板力。这些力相互作用后的合力要靠设置固定支架来克服,以便维持管网应力平衡,控制供热管道因受热而产生位移的方向。固定支架应设在管道自然弯头和补偿器的两侧,从而确保固定支架间的各段管道热膨胀量能够通过固定支架进行分段,并可以被各个管段中所设补偿器和弯头吸收。查《动力管道设计手册》,在一段长直线管道上,补偿器与固定支架之间,在满足钢管自身应力条件下,可以布置的最大间距见表3。表值系当钢管许用应力[σ]=13000N/cm4补偿器的型式如上所述,固定支架所受到应力当中有盲板力,盲板力是由管道内热媒压力产生的推力。盲板力分为两部分,一部分是在管道阀门与变径处存在盲板推力,另外一部分是与补偿器本身性能有关所产生的盲板推力。目前较流行的补偿器有波纹管式和套筒式。这两种型式都可以分为有盲板推力和无盲板推力两大类型。两种类型补偿器在集中供热直埋管网中均有使用,互有优缺点,叙述如下:4.1有盲板推力型当采取地沟敷设及架空敷设时,无盲板推力型对固定支架推力小于有盲板推力型,无盲板推力型固定支架可以做成轻载式支架,有盲板推力型固定支架必须采用重载式支架,这时,无盲板推力型固定支架比有盲板推力型固定支架可以减少钢筋混凝土方用量30%。4.2补偿器灵敏度单台报价由于无盲板推力型补偿器必须设内压力平衡装置,因此,无盲板推力型补偿器报价比有盲板推力型补偿器报价高2～3倍,例如,有盲板推力型套筒式补偿器,公称直径为DN200mm时,单台报价为3729元,而无盲板推力型套筒式补偿器,公称直径为DN200mm时,单台报价为13200元。有盲板推力型(通用型)波纹管式补偿器,公称直径为DN200mm时,单台报价为4736元,而无盲板推力型波纹管式补偿器,公称直径为DN200mm时,单台报价为23840元。4.3长度、重量有盲板推力型补偿器外形尺寸小,本体长度一般不超过1.0m,重量较轻;而无盲板推力型外形尺寸大,本体长度一般达到2.0m以上,重量较重。5在直埋安装过程中，两种类型涂料的固定支架的张力分析和比较5.1管道安装时温度以波纹管类型补偿器为例,如图1所示,有一段供热管道,采用直埋敷设,管道两端设固定支架,在管道中间设补偿器,补偿器与固定支架间距为L。管道为热轧无缝钢管,管径为D219×6,管道内输送介质为130/80℃高温水,工作压力为0.8MPa。取管道长度L=50m,管道安装时环境温度为+5℃,进行计算。计算结果列入表4和表5。由上表计算结果可知,在直埋敷设供热管网固定支架所受到的推力中,有盲板推力型补偿器对固定支架的盲板力仅占16%,与补偿器对固定支架的弹性力相当,而土壤对固定支架的摩擦力在固定支架所受到的总合力中占据主要部分,达到了近70%。5.2固定支架的最大相计算查《城市供热手册》,直埋敷设时固定支架所受推力的计算仅仅取决于支架两端直埋部分管线长度,即固定支架所受推力取决于土壤的摩擦力。5.3补偿器性能分析补偿器本身有无盲板推力均对直埋敷设固定支架受力几乎没有影响。两种类型补偿器均能够满足设计要求。如果从补偿器价格因素方面进行选择,有盲板推力型补偿器价格比无盲板推力型补偿器低,所以,直埋敷设供热管网可以采用有盲板推力型补偿器作为主要形式。6补偿器及支架安装量控制在进行有补偿直埋敷设时,适当选取