小型廠區熱力網地溝敷設設計

馮瑞峰

筆者因工作原因設計了許多小型熱電廠和選煤廠的廠區室外熱力網，這些熱力網都有以下幾個共同點:供熱半徑小于 1 km，建筑物較少一般小于10個，熱負荷一般小于3.5MW。筆者結合自己的設計實例在此僅介紹有關廠區熱力網地溝敷設設計的一些心得。

1 管網形式

廠區供熱管網分為枝狀管網和環狀管網。因枝狀管網形式簡單、造價較低、運行管理方便，其管徑可根據熱源距離增加的用戶的減少而逐漸減少。因此廠區供熱管網多采用枝狀管網地溝敷設的布置形式。

2 管網布置

管網布置應根據已擬定的供熱管網系統和各用戶的熱負荷、廠區地形圖(包括橫縱坐標、高程和用戶位置)、熱源布置(包括熱網接口尺寸)和對外供熱最大負荷、地質條件、地下水位和地下設施等資料進行。廠區熱網管道應考慮電廠廠區近、遠期擴建規劃，主干管應按最終容量考慮，一次建成。

3 地溝及檢查井

3.1 地溝

1)小型廠區熱網一般采用地溝鋪設。一般小型自備電廠采暖管道根數不多(多為5根以下)且管徑較小(一般DN 300以下)故多為不通行地溝。當有大量富裕熱量可以外供熱時，多采用架空管道敷設。低支架敷設時管道保溫層外表面距地面凈高不低于0.5m，當通過道路時管道保溫層外表面距地面凈高不低于 4.5m，以保證車輛安全通過。基于上述所說，以下著重介紹不通行地溝敷設方式及設計方法。2)廠區熱網管道采用不通行地溝敷設時，應盡量避讓主車道，減少施工、維修給交通帶來的不便。盡量避開濕陷性黃土、垃圾回填土地帶、地震斷裂帶、滑坡危險地帶以及地下水位高等不利地帶。主干線應盡量走熱負荷密集區域，分支管線亦應盡量靠近用戶，力求達到最短的管線和最經濟的造價。3)廠區熱網管道在規劃走向前應與廠區內其他公用設施如廠區動力管線、埋地電力網、給水排水網相協調，如無法避免在同一平面布置或相互交叉時，可采取錯開標高的方法解決。盡量避免管線相互打架，最大程度減少給施工和將來運行帶來的不必要麻煩。4)不通行地溝蓋板上的覆土高度不小于0.2m，一般為0.3m。5)地面上敷設的管道與地溝內管道連接處，地面不得積水，連接處的地下構筑物應高出地面0.3m以上，管道穿入構筑物的孔洞處應采取防止雨水進入地溝的措施。如增設 δ=4mm的整體式防雨罩。防雨罩外表面應刷防銹漆、調和漆各兩遍。6)廠區熱網管道采用不通行地溝敷設時，應采取措施防止地表水滲入溝內，地溝蓋板之間、蓋板與溝壁之間應用水泥砂漿勾抹嚴密。溝底應在最高水位以上。當溝底在最高地下水位線以下時，管溝應做可靠的外防水層。當地下水位較高時，地溝需做抗浮計算，并采取相應措施。防止地溝被地下水浮起。7)廠區熱網地溝應與廠區道路和建筑物平行布置，避免穿越建筑物或在建筑物下敷設。敷設時沿廠區道路一側敷設在車行道外側，如任意敷設可能把后期場地占用。給后期擴建造成不必要的困難。當地溝與車行道交叉時，車行道下(車行道寬+2m)地溝蓋板按車行道選取地溝及蓋板。車行道下地溝蓋板底面到路面的距離應大于 0.5m。如不能滿足則蓋板應重新設計。8)地下敷設的地溝應有一定的坡度，地溝坡度應與管道敷設時坡度相同并且坡向也相同。坡度應不小于 0.002，一般為 0.003。使滲入地溝中的水流入檢查井的積水坑內，以便泵出。進入建筑物的地溝與管道宜低頭坡向主干管。當地溝延伸很長時，如采用同一坡度則末端地溝頂會高出地面或地溝底標高太深(在地面下 3m～4m)。為避免這種情況的出現可采用隔一段距離供熱地溝采用反坡。即地溝設計坡度與規范和設計手冊規定的坡度方向相反。一般反坡坡度為 0.006，最小為0.005。

3.2 檢查井布置

1)廠區內敷設的地下供熱管道，在管道分支處(主干管與單體建筑物連接處)和裝有補償器、閥門、排水除污裝置和放氣及壓力和流量計量表裝置處，應設置檢查井，以便檢查管網運行情況和管網出現故障時維修時使用。2)檢查井的尺寸應根據井管道的數量、管徑和閥門及其他儀表的尺寸確定，一般凈高不小于 1.8m，干管保溫結構表面與檢查井地面距離不小于 0.6m。檢查井內地面應低于管溝內底的距離不小于 0.3m。檢查井內地溝入口應避免在檢查井梁下，當不可避免時檢查井頂至檢查井頂板底的距離應大于 0.43m。否則應增加地溝頂面到檢查井頂面間的距離。3)檢查井的人孔直徑不小于 0.7m，人孔數量不應少于兩個，并應對角布置。為方便檢修人員進出檢查井，人孔應避免設置在檢查井內的設備的正上方。當檢查井內凈空面積少于 4m2時，可以只設一個人孔。檢查井內至少設一個 400×400×400(H)的集水坑，以排除地溝內流入檢查井的積水及閥門漏水、熱網檢修時供熱管道內放出的積水。集水坑應設置在人孔下方。

3.3 管道布置

1)小型廠區室外熱力網管道由于熱媒溫度、壓力不高(一般溫度小于200℃，壓力小于2MPa)，故一般采用鋼10的無縫鋼管即可滿足設計要求。2)為保證管道疏放水和排氣的通暢，水平敷設的采暖管道應設置一定的坡度。管道敷設時坡度應與地溝坡度相同并且坡向也相同。熱水供水管道應抬頭走，回水管道應低頭走;坡度一般為 0.003。蒸汽供汽干管、凝結水管道應低頭走，坡度一般為0.003。3)管道疏水:在水平管道上每隔 100m～150m設一個啟動疏水點。在蒸汽管道的低點和末端及管道上升段之前，應設經常疏水點。水平布置的蒸汽管道順坡每隔 400m～500m，逆坡時每隔 200m～300m應設置啟動疏水和經常疏水裝置。所有設置經常疏水的地點應同時設置啟動疏水裝置。4)管道放水:在蒸汽管道及熱水的低點和末端及管道上升段之前，應設置管道放水裝置。蒸汽管道的放水裝置與疏水裝置一般可以聯合裝設。熱水及蒸汽管道的疏放水閥門一般采用截止閥。放水管徑應保證管內平均流速為1m/s時，在1 h內放空該管段內的積水。5)管道放氣:熱水及蒸汽管道的高點及可能積存空氣的凸起布置管段，應設置放氣裝置。放氣管應采用厚壁管道。熱網管道放氣閥門一般采用閘閥。放氣管管徑一般為DN20。6)管道補償:熱網管道補償一般盡量利用管道的轉彎進行自然補償，在無法利用自然補償的直管段上采用方形補償器或套筒補償器來補償管段的熱伸長。補償器應安裝在直管段上兩個固定支架的中心或接近中心的位置，當不能滿足時不得少于兩個固定點間距的 1/3處。水平布置的方形補償器兩側外伸臂的直管段的適當位置應設置導向支架，防止產生縱向彎曲。熱網管道的補償器安裝時必須拉伸補償量的一半。7)管道連接:熱網管道一般采用焊接連接，管道與設備、閥門或其他需要拆卸檢修管道的連接采用法蘭連接。8)管道保溫:所有表面溫度高壓 50℃的供熱管道及其閥門等附件均應保溫。在地溝內敷設的凝結水管不保溫。檢查井內的管道及閥門等設備，保溫結構表面溫度應低于 60℃。保溫材料多采用玻璃棉管殼及其制品。閥門、法蘭等部位應采用可拆卸式保溫結構。9)管道防腐:地溝內敷設的供熱管道及其附件、支架均應防腐除銹。管道及其附件、支架刷底漆前應先除去表面灰塵、污垢、銹斑及焊渣等物。地溝內敷設的不保溫供熱管道及其附件、支架刷一道防銹底漆，兩道耐熱色漆。保溫管道刷兩道底漆后再做保溫層。10)管道除污:熱水管網主干線的低點，垂直升高的管段前、分段閥門前應設置阻力小的永久性除污裝置。11)管道試壓:室外熱力管道安裝完畢，管道保溫之前應進行嚴密性水壓試驗。水壓試驗的壓力(表壓)，不得小于1.5倍的設計工作壓力。

水壓試驗的用水溫度應不低于 5℃，也不大于 70℃。試驗環境溫度不得低于 5℃。否則，應采取防止管道凍結和冷脆破裂的措施。供熱管網嚴密性水壓試驗以 5m in內的壓降不大于0.02MPa為試壓合格。

以上是筆者在幾年工作中關于小型熱電廠和選煤廠的廠區室外熱力網設計的幾點感想。由于筆者經驗、學識所限，不足甚至錯誤之處在所難免，懇請各位專家、學者、老師批評斧正。

[1] 城市熱力網設計規范[S].

[2] 小型火力發電廠設計規范[S].

[3] 李善化，康 惠.火力發電廠及變電所供暖通風設計手冊[M].北京:中國電力出版社，2001:290-302.

[4] 湯惠芬，范季賢.城市供熱手冊[M].天津:天津科學技術出版社，1991:185-192.