《城市建设理论研究》--城市集中供热管网的设计施工及优化--科学技术-吴宏伟-山西省--3394-魏

城市集中供热管网的设计施工及优化吴宏伟太原锅炉集团有限公司山西省030021摘要：随着我国城市化和城镇化进程的加快，关系到民生工程的城市集中供热工程也随之蓬勃发展，集中供热在人们的工作和生活中起到越来越重要的作用，但由于城市集中供热系统工程非常复杂，给热网的设计和项目施工带来巨大的挑战，同时也对热网的稳定运行提出更严格的要求。本文首先对城市集中供热管网进行简单的概述，再在此基础上探讨热网的设计施工和优化措施，以供参考。关键词：城市集中供热管网；设计施工；设计优化；Abstract:alongwiththespeedingupofurbanizationandurbanizationinourcountry,isrelatedtopeople'slivelihoodengineeringofurbancentralheatingprojecthasbeenvigorousdevelopment,thecentralheatinginworkandinlifeofpeoplemoreandmoreimportantrole,butbecauseoftheurbancentralizedheatsupplyingsystemengineeringisverycomplicated,forheatsupplynetworkdesignandprojectconstructionbringsthehugechallenge,butalsoputsforwardmorestrictrequirementsforthestableoperationoftheheatsupplynetwork.Thisarticlefirsttothecityforasimpleoverviewofcentralheatingpipelinesornetworks,thenonthisbasisdiscussesthedesignoftheheatsupplynetworkconstructionandoptimizationmeasures,foryourreference.Keywords:urbancentralheatingpipenetwork;Designandconstruction;Designoptimization;前言随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示其重要性。由于热网工程规模大、造价高，而且影响面广，涉及城市规划建设和环境美化的方方面面。为了保证供热质量，把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计、施工和调节中选择最优方案，进行最佳施工，并不断进行优化。1.城市集中供热管网概述1.1集中供热集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒，利用一个或多个热源通过供热管网、热交换站等，向一个城市或城市中较大区域的热用户提供热能的方式。集中供热是相对于分散小联片锅炉房供热而言的，由热源、热网和热用户组成。我国城市集中供热的技术方向，主要采用热电联产及城市区域性的大型集中供热锅炉房供热。利用集中供热管网将热媒的热能输送到热用户。因此，供热管网是连接热源和热用户的纽带和桥梁，担负着输送和分配热量的任务，是城市供热的命脉。1.2集中供热热网设计形式集中供热管网形式主要分为枝状管网、环状管网及双管或多管管网：（1）枝状管网形式简单、造价低、运行管理方便，是我国目前供热系统采用较多的布置方式。其缺点是当管网系统局部发生故障时，要影响较多用户的供热。当城市或供热系统由两个以上热源供热时，各热源的热力干线应连通，在技术经济合理时，热网干线宜连接成环状管网。（2）环状管网造价较高但运行安全可靠。当多管管网一般用于供给不间断工业用汽负荷的用户，或热负荷有较多的分期增长以及所需介质参数相差较大的用户。（3）在季节性负荷占总负荷比例较大时，通过技术经济比较，可采用双管或多管队不同的热负荷分别供热。2.城市集中供热管网设计的科学化在设计供热管网在过程中要按照相应的路线进行，主要是参照城市的市区平面布置图来进行设计，有时也可以参照地形图、区域气象资料、各类构筑物的实际情况来优化热力管网的设计工作，这样才能发挥出最佳的设计与施工效果。这就使得设计工作变得更为复杂，通常在设计过程中要综合以下问题进行思考。2.1管网的划定及布置情况（1）在选择管网及确定其布置情况时要在技术上实现突破，使其达到相应的施工要求。在管线布置过程中最好使其穿过地势平坦、土质好的地面，保证在水位较低的地区进行；（2）综合经济因素，在购买热管网时，在保证施工质量与施工安全的前提下，尽量以最少的热管网数量完成施工；（3）充分考虑集中供热管网附近及沿途的施工环境，在施工时尽量要保存良好的环境现状，避免破坏环境的美观效果；（4）积极配合市政设施工作，对管线进行准确合理的布置，这样才能有利于施工的安装和维修工作。2.2热网主干线的布置当集中供热热源点逐渐减少时，供热半径则逐渐加大，保正热网主干线与热负荷密集区较为接近，这样可将管线长度控制在一定范围内，既节约投资又避免给建筑施工带来严重的影响。通常情况下供热管网的主管线是平均比压降最小的环路，其热水供热管网，以及用户系统的阻力损失不会造成太大的影响，一般情况下是将热源传到最远的热用户的闭合环路来当成供热管网的主干线最不利环路。2.3热网管径的选择各管段的直径在管网设计过程中常常按照供热管网各管段的计算流量及比压降范围进行选择，而热负荷情况决定了流量的大小。在选择管径前期应该对各管段的现有热负荷实施准确的计算，以预测出负荷将来的增容情况。2.4选择合理的敷设方式集中管网选择正确合理的的敷设形式有着重要的意义，不仅能够确保热网在运行时的安全可靠，还能减少建设工程的资金消耗，增加管网的使用寿命，方便工程的施工，给各项管理工作创造有利的条件。社会技术的进步促进了直埋技术的发展与使用，实际情况表明了直埋技术在保温方面也能起到明显的效果，其优势在于占地面积小、环境影响少，使用寿命长，资金消耗低等。所以目前在集中供热工程中，集中供热管网敷设大多采用直埋方式.2.5合理的热指标为了保质保量满足热用户的需要，达到要求的室内温度，保持室内的热平衡，在计算供热系统散热设备时，应选择合理的热指标。如果居民住宅室内温度为18—20℃，室外采暖计算温度为-25℃左右，民用建筑的面积热指标为50—60W／m2，按这一要求基本可以满足生活、生产的需要。3.城市集中供热管网优化探究由于供热管网的优化设计在供热工程中占有重要地位，因而应结合供热管网的实际情况，进行合理优化。城市集中供热管网是一个复杂的流体输配网络，其优化主要包括管线的布局优化、管径的设计优化、管网的运行优化三个方面。3.1管线的布局优化随着我国城市集中供热热源点的减少，供热半径相对增大，供热管网的建设投资大，管线力求接近热负荷密集区，避免管线过长，造成阻力损失及投资增大。管网的管线布局上必须达到两个目标：3.1.1技术上要可靠（1）管线应少穿主要交通线，一般平行于道路中心线并应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，更要达到不影响城市环境美观，不妨碍交通的目标。（2）管线还应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段。（3）供热管道与各种管道、建筑物应协调安排相互之间的距离，保证运行安全、施工及检修方便。3.1.2经济上要合理（1）要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件的合理布置。（2）主干线应尽量走热负荷集中区，尽可能使其数量减少。总而言之，应在实施过程中根据供热能力和热用户等各种情况，逐步完善不同的管线。3.2管径的设计优化当输水温度较小时，管道散失的热量在不同管径中随着输水温度的降低，其差距越来越小；当输水温度较大时，管道散失的热量在不同管径中随输水温度的增大，其差距越来越大。从这个可以看出：在输水温度较低时，管道外径对管道散热损失的影响较大，反之，在输水温度较大时，管道输水温度对管道散热损失的影响较大。因此，对于一定输水温度的保温管道，管道散失的热量随管道外径的增大而增加。从减小供回水管径的角度来看，较大有供回水温差，可以缩小管径，建议大多数城市地区的一、二次网供回水温度为：一次网130/70℃；二次网85/60℃。3.3管网的运行优化我国各城市集中供热管网在运行过程中，多存在能源浪费严重，经济性差的现象。而随着各种形式的供热系统的兴建，供热管网运行的调节工作显得越来越重要。可目前在供热管网运行中，普遍存在冷热不均的现象，而且这种现象主要是由于供热管网的水力失调造成的。供热管网的水力平衡非常关键，它决定着管网系统运行效果的好坏。因此，要保证管网系统正常运行，必须在各环路的调节过程中，必须对加水力失调以控制和消除。热力管网的平衡与控制方案：供暖开始后，将各个热力站的动态参数值与热网水压图和水力计算表中的流量、流速、压降等设计值逐一对照核定，根据核算出的实际误差，及时分析和修正热网水压图和水力计算表中的相关参数值，进而计算并绘制出最终的实际水力计算表和水压图，并制定出实际运行调节工况表。在工况不变的前提下，通过实施增大或减小分支管段的阻力及压降等平衡手段来控制调节各具体管段中实际流量的增加或减少，即通过变化分支管的阻力状况来相应变化热网的总阻力及压降，从而使热网总流量在各分支管段中的分配比例发生变化，使其按运行工况调节表的平衡要求进行重新再分配，随后再对热源进行相应调节，以求供热系统接近或达到最佳的设计运行工况，最终实现热网阻力及热力的总体平衡。4.总结语集中供热管网的设计、施工、运行是一项系统性非常强的工程，在对其进行优化设计的时候，应当在热网系统的安全稳定性及经济合理性的前提下，进行管线的优化布局、管径的优化设计及管网的平稳运行控制，不断提高城市集中供热系统整体的安全性、合理性、经济性。伴随着城市集中供热管网系统设计技术的快速发展，热网的性能一定会得到更好的发挥，也一定会有巨大的发展潜力。参考文献：[1]郝雪梅,城市集中供热管网的设计优化探讨[J],洁净煤技术（问题探讨）,2007(03).[2]师涌江,供热管网布置的优化方法[J],河北建筑工程学院学报,2004(04).