河南城院供热工程课件第11章 供热管道的敷设和保温

第十一章

供热管道的敷设和保温

集中供热系统的供热管网是由将热媒从热源输送和分配到各热用户的管线系统所组成。供热管线的敷设

供热管线的构造包括：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。

地下敷设地上敷设

第一节供热管网布置第二节室外供热管道的敷设方式第三节管道及其供热管附件第四节补偿器及选择计算第五节管道支座(架)

第六节检查室与操作平台第七节供热管道的保温及其热力计算第一节供热管网布置

供热管网的布置有两项内容:

其一为平面布置，即选定合理的管网形式及供热管线的平面位置（即“定线”）确定。其二为管网的埋深或架空高度、坡度、坡向的纵向布置。一、供热管道平面布置的类型

输热管道平面布置图示与热媒种类、热源与用户间的相互位置及热负荷的变化特征有关。主要有枝状和环状两大类。因为蒸汽热用户比较集中，分布区域较小，故蒸汽供热管道经常设计成枝状。

对于小型的热水管网，其热水主干管的管径不大，且热源位于供热区域的中心地带时，可以做成枝状。这种管网当然无供热的后备性能。当城市大，需建造中型或大型热水管网时，为了提高热网的后备性，可以做成环状管网。

枝状管网比较简单，造价较低，运行管理较方便，它的管径随着热源距离的增加而减小。其缺点是没有供热的后备性能；即当网路上某处发生事故时，在损坏地点以后的所有用户，供热均被断绝。

这种热水管网通常做成两级型式，第一级为热水主干线，作成环状；第二级为用户的分布管网，仍作成枝状。两级管网通过集中热力站直接或间接连接。环状管网的旁通管，在正常工作情况下，可以设计成开启阀门与关闭阀门两类。环状管网的主要优点是具有供热的后备性能；但它往往比枝状网路的投资和钢材消耗都大得多。二、供热管道定线原则确定供热管道在平面上的位置叫“定线”。定线工作主要以厂区或街区的总平面布置，建筑区域的气象、水文、地质、地形以及地上、地下的建筑物和构筑物（铁路、公路、其他管道、电缆等设施）的现状和发展规划作为依据。要考虑到热网的经济、合理，施工和维修管理方便等因素。第二节室外供热管道的敷设方式

室外供热管网是集中供热系统中投资份额较大，施工最繁重的部分。合理地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、保证热网安全可靠地运行和施工维修方便等，都有重要的意义。供热管道敷设是指将供热管道及其附件按设计条件组成整体并使之就位的工作。供热管道的敷设形式，可分为地上（架空）敷设和地下敷设两类。

地上敷设：

（一）低支架（图11—5）在不妨碍交通，不影响厂区扩建的场合，可采用低支架敷设。通常是沿着工厂的围墙或平行于公路或铁路敷设。为了避免雨雪的侵袭，低支架敷设时，供热管道保温结构底距地面净高不得小于0.3m。低支架敷设可以节省大量土建材料、建设投资小、施工安装方便、维护管理容易，但其适用范围太窄。（二）中支架（图11—6）在人行频繁和非机动车辆通行地段，可采用中支架敷设。管道保温结构底距地面净高为2.0～4.0mm。（三）高支架（图11—6）管道保温结构底距地面净高为4m以上，一般4.0～6.0m。在跨越公路、铁路或其它障碍物时采用。

地下敷设：

地沟是地下敷设管道的围护构筑物。地沟的作用是承受土压力和地面荷载并防止水的侵入。地沟分砌筑、装配和整体类型。砌筑地沟采用砖、石或大型砌体砌筑墙体，配合钢筋混凝土预制盖板。装配式地沟一般用钢筋混凝土预制构件现场装配，施工速度较快。整体式地沟用钢筋混凝土现场灌筑而成，防水性能较好。地沟的横截面常做成矩形或拱形。

根据地沟内人行通道的设置情况，分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。1．通行地沟通行地沟是工作人员可以在地沟内直立通行的地沟。通行地沟内，可采用单侧布管或双侧布管（图11—7）两种方式。通行地沟人行通道的高度不低于1.8m，宽度不小于0.6m，并应允许地沟内最大直径的管道通过通道。通行地沟用在供热管道比较大，管道数目比较多，或与其它管道共沟敷设及用在不允许开挖检修的地段。通行地沟的主要优点是操作人员可在地沟内进行管道的日常维修以至大修更换管道，但其造价高。2．半通行地沟（图11—8）在半通行地沟内，留有高度约1.2～1.4m，宽度不小于0.5m的人行通道。操作人员可以在半通行地沟内检查管道和进行小型修理工作，但更换管道等大修工作仍需挖开地面进行。当无条件采用通行地沟时，可用半通行地沟代替，以利于管道维修和判断故障地点，缩小大修时的开挖范围。3、不通行地沟（图11—9）不通行地沟的横截面较小，只需保证管道施工安装的必要尺寸。不通行地沟的造价较低，占地较小，是城镇供热管道经常采用的地沟敷设型式。其缺点是管道检修时必须掘开地面。

供热管道地沟内积水时，极易破坏保温结构，增大散热损失，腐蚀管道，缩短使用寿命。为防止地面水渗入，地沟壁内表面宜用防水砂浆粉刷。地沟盖板之间、地沟盖板与地沟壁之间要用水泥砂浆或沥青封缝。地沟盖板横向应有0.01～0.02的坡度；地沟底应有纵向坡度，其坡向与供热管道坡向相一致，不宜小于0.002，以便渗入地沟内的水流入检查室的集水坑内，然后用水泵抽出。如地下水位高于地沟底，应考虑采用更可靠的防水措施，甚至采用在地沟外面排水来降低地下水位的措施。常用的防水措施是在地沟壁外表面敷以防水层。防水层用沥青粘贴数层油毛毡并外涂沥青或在外面再增加砖护墙。

预制保温管在工厂或现场制造。预制保温管的两端，留有约200mm长的裸露钢管，以便在现场管线的沟槽内焊接，最后再将接口处作保温处理。施工安装时在管道槽沟底部要预先铺约100～150mm厚的1～8mm粗砂砾夯实，管道四周填充砂砾，填砂高度约100～200mm后，再回填原土并夯实。目前，为节约材料费用，国内也有采用四周回填无杂物的净土的施工方式。无沟敷设：

整体式预制保温管直埋敷设与地沟敷设相比较，具有下述优点：1、无沟敷设不需砌筑地沟，土方量及土建工程量减小，管道预制，现场安装工作量减少，施工进度快，因此可节省供热管网的投资费用。2、无沟敷设占地小，易于与其它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、整体式预制保温管严密性好，水难以从保温材料与钢管之间渗入，管道不易腐蚀。根据国外资料，认为可保证其使用寿命达50年以上，远高于地沟敷设。4、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、以聚氨酯作为保温材料，导热系数小，供热管道散热损失小于地沟敷设。6、预制保温管结构简单，采用工厂预制，易于保证工程质量。第三节

管道及其供热管附件

供热管道及其附件是供热管线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、疏水、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线正常运行的重要部分。

供热管道通常都采用钢管。钢管的最大优点是能承受较大的内压力和动荷载，管道连接简便；但缺点是钢管内部及外部易爱腐蚀。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。

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。地沟内及直埋管道不能有丝扣连接。从耐腐蚀考虑，供热管道有使用石棉水泥管、玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）管的，但这些管道耐温较低，目前很少采用。

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，常用的阀门型式有截止阀、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(斜杆式)三种。按阀杆螺纹的位置可分为明杆和暗杆两种结构型式。

直通式截止阀

闸阀的结构型式，也有明杆和暗杆两种；按闸板的形状分有楔式与平行式；按闸板的数目分有单板和双板。见课本图。

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。2、闸阀一、活动支座（架）活动支座（架）是允许管道和支承结构有相对位移的管道支座（架）。活动支座（架）按其构造和功能分为滑动、滚动、弹簧、悬吊和导向等支座（架）型式。滑动支座与支架是由安装（采用卡固或焊接方式）在管子上的钢制管托与下面的支承结构构成。它承受管道的垂直荷载，允许管道在水平方向滑动位移。根据管托横载面的形状，有曲面槽式（图11—28）、丁字托式（图11—29）和弧形板式（图11—30）等。

第五节

管道支座(架）

滚动支座是由安装（卡固或焊接）在管子上的钢制管托与设置在支承结构上的辊轴、滚柱或滚珠盘等部件构成。辊轴式（图11—31）和滚柱式（图11—32）支座，管道轴向位移时，管托与滚动部件间为滚动摩擦。

悬吊支架常用在室内供热管道上，管道用抱箍、吊杆等构件悬吊在承力结构下面；图11—33所示为几种常见的悬吊支架。悬吊支架构造简单，管道伸缩阻力小；管道位移时吊杆摆动，因各支架吊杆摆动幅度不一，难以保证管道轴线为一直线，因此管道热补偿需用不受管道弯曲变形影响的补偿器。二、固定支座（架）固定支座（架）是不允许管道和支承结构有相对位移的管道支座（架）。它主要用于将管道划分成苦干补偿管段，分别进行热补偿，从而保证补偿器的正常工作。最常用的是金属结构的固定支座，有卡环式（图11—35a）、焊接角钢固定支座（图11—35b）、曲面槽固定支座（图13—35c）和挡板式固定支座（图11—36）等。前三种承受的轴向推力较小，通常不超过50KN，固定支座承受的轴向推力超过50KN时，多采用档板式固定支座。在无沟敷设或不通行地沟中，固定支座也有做成钢筋混凝土固定墩的形式。第六节检查室与操作平台一、地下敷设管道安装在套筒补偿器、阀门、放水、排气和除污装置等管道附件处，应设检查室（井）。检查室的净空尺寸要尽可能紧凑，但必须考虑便于维护检修。检查室还用来汇集和排除渗入地沟或由管道放出的网路水。二、

中、高支架敷设的管道，在安装阀门、放水、除污装置的地方应设操作平台。操作平台的尺寸应保证维修人员操作方便，平台周围应设防护栏杆。

检查室或操作平台的位置及数量应与管道平面定线和设计时一起考虑。在保证安全运行和检修方便前提下，尽可能减少其数目。

第七节供热管道的保温及其热力计算

供热道道及其附件保温的主要目的在于减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料；保证操作人员安全，改善劳动条件；保证热媒的使用温度等。热网运行经验表明，热水管网即使有良好的保温，其热损失仍约占总输热量的5%—8%，蒸汽管网约为8%—12%，与之相应，保温结构费用约占热网管道费用的25%—40%，因此，保温工作对保证供热质量，节约投资和燃料都有很大影响。一、保温材料及其制品良好的保温材料应重量轻、导热系数小，在使用温度下不变形或变质、具有一定的机械强度、不腐蚀金属、可燃成分小、吸水率低、易于施工成型，且成本低廉。根据《热网规范》规定，供热介质设计温度高于50℃的热力管道、设备、阀门一般应保温。规定中对保温材料及其制品，应具有如下的主要技术性能：

1、平均工作温度下的导热系数值不得大于0.12℃，并应有明确随温度变化的导热系数方程和图表。对于松散或可压缩的保温材料及其制品，应具有在使用密度下的导热系数方程式或图表。

2、密度不应大于400；

3、除软质、散状材料外，硬质预制成型制品的抗压强度不应小于300KPa；半硬质的保温材料压缩10%时的抗压强度不应小于200KPa。

目前常用的管道保温材料有石棉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、岩棉、矿渣棉、玻璃纤维及玻璃棉、微孔硅酸钙、泡沫混凝土、聚氨酯硬质泡沫塑料等。各种材料及其制品的技术性能可从生产厂家或一些设计手册中得出。在选用保温材料时，要考虑因地制宜，就地取材，力求节约。二、管道的保温结构管道的保温结构是由保温层和保护层两部分组成。供热管道常用的保温方法有涂抹式、预制式、缠绕式、填充式、灌注式和喷涂式等。

1、涂抹式保温将不定型的保温材料加入粘合剂等用水拌合成塑性泥团，分层涂抹于需要保温的设备、管道表面上，干后形成保温层的保温方法。

2、预制式保温将保温材料制成板状、弧形块、管壳等形状的制品，用捆扎或粘接方法安装在设备或管道上形成保温层的保