長距離輸煤棧橋利用供熱管網(wǎng)供暖設計應用

杜梅霞

摘 要： 介紹了長距離輸煤棧橋利用供熱管網(wǎng)與棧橋供暖相結合的工程案例。本案例節(jié)省供暖設備，降低初投資，便于工程運檢。經(jīng)過3個供暖季的運行檢驗，運行效果較好，對類似工程有借鑒意義。

關鍵詞： 長距離輸煤棧橋;供暖;供熱管網(wǎng);設計應用

長距離輸煤棧橋在大型煤炭基地、煤化工、電廠、煤炭物流園中較多，傳統(tǒng)棧橋供暖一般將棧橋劃分若干段，設置多個供暖系統(tǒng)，保證供暖效果并方便運維。此方式有室內(nèi)供暖系統(tǒng)和室外供熱管網(wǎng)兩套系統(tǒng)。葫蘆素礦井選煤廠至圖克工業(yè)園區(qū)棧橋輸煤系統(tǒng)工程供暖與傳統(tǒng)做法不同，利用供熱管網(wǎng)回水管替代棧橋供暖系統(tǒng)，既簡化工程系統(tǒng)，節(jié)省工程投資，且供暖效果良好，為類似工程提供借鑒價值。

1 工程概況

葫蘆素礦井選煤廠至圖克工業(yè)園區(qū)棧橋輸煤系統(tǒng)供熱工程位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯，隸屬中天合創(chuàng)能源有限責任公司。本工程承擔圖克工業(yè)園區(qū)至葫蘆素礦井選煤廠換熱站之間的熱網(wǎng)輸送功能及輸煤棧橋的供暖功能。本工程全長3.6km，輸送150/90℃高溫熱水，輸熱能力44381kW。

2 設計中解決的問題

本工程利用供熱管網(wǎng)設計巧妙解決了輸煤棧橋供暖，設計過程中重點考慮、解決了以下問題：

2.1 管網(wǎng)敷設形式選擇

供熱管網(wǎng)有多種敷設方式，直埋、架空、綜合管廊。本項目長度3.6km，且跨越鐵路、公路、河塘等多種地形。本項目經(jīng)過多方案技術經(jīng)濟比較，確定輸煤棧橋內(nèi)綜合管廊敷設方案。此方案優(yōu)點：一棧橋供暖與供熱管網(wǎng)結合，簡化工程，降低投資;二便于管網(wǎng)的運維;三棧橋的消防、沖洗管道可以利用綜合管廊敷設。缺點：一綜合管廊使棧橋寬度加寬1.7m;二綜合管網(wǎng)荷載、溫差變形產(chǎn)生的作用力作用于棧橋，增加棧橋基礎荷載。

2.2 供暖熱媒確定

《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2014第9.2.1條“輸煤廊的散熱器表面溫度不應超過130℃。”[1]本規(guī)定是防止散熱器表面溫度過高，導致自燃發(fā)生而設定的。本供熱管網(wǎng)熱媒150/90℃高溫熱水。從安全角度考慮，棧橋供暖選用90℃回水作為棧橋供暖熱媒。

2.3 供暖形式確定

葫蘆素礦井、選煤廠的熱負荷分為常年性熱負荷7500kW，需全年供應;季節(jié)性熱負荷28898kW，僅供暖季供應。

根據(jù)負荷性質(zhì)，熱網(wǎng)回水分為常年性負荷回水管和季節(jié)性熱負荷回水管。季節(jié)性回水管與棧橋供暖運行時間一致，利用此回水管替代棧橋供暖系統(tǒng)的散熱器，技術可行，需校核散熱量是否滿足棧橋的供暖要求。

經(jīng)計算熱網(wǎng)供水管道直徑為D478X10，常年性熱負荷回水管道直徑為D325X8，季節(jié)性熱負荷回水管直徑為D426X9。經(jīng)核算，棧橋設計溫度8℃時，D426X9季節(jié)性負荷回水管散熱量滿足棧橋耗熱熱負荷，且回水管溫降不到2℃，回水溫度也滿足換熱站回水要求。確定D426X9季節(jié)性負荷回水管作為棧橋散熱器向棧橋供暖。

2.4 熱網(wǎng)供、回水管位置確定

綜合管線布置中一般熱力網(wǎng)管道高于給排水管道。[2]本棧橋綜合管線中除了3根供熱管道，還包括消防管道、沖洗管道、礦井水管道、氮氣管道，綜合考慮管道的運行、安裝、檢修、兼顧供暖功能等因素，熱網(wǎng)的保溫供水管D478X10布置在管廊最下層;不保溫回水管D426X9布置在次底層，距地面1.35m，與棧橋外窗高度接近，利于加熱棧橋內(nèi)和外窗附近冷空氣;保溫回水管布置在第三層。

2.5 固定支架位置確定及荷載計算

供熱管網(wǎng)運行中的溫差導致熱網(wǎng)熱脹冷縮產(chǎn)生應力，應力計算和固定支架位置的選擇和確定，影響管廊的安全可靠運行。固定支架位置選擇和確定包括固定支架間距確定、固定支架受力計算。經(jīng)計算本供熱管網(wǎng)固定支架間距為70～120m;支架優(yōu)先布置在棧橋的結構基礎上或附近，并采取技術措施抵消或減少固定支架受力。

2.6 補償器選用與設置

管網(wǎng)優(yōu)先利用自然補償。無自然補償處選用無推力套筒補償器補償。此補償器可忽略補償器軸向推力，減少對固定支架的推力作用。補償器采用兩個補償器臨近布置，[3]可抵消固定支架兩端部分或全部的作用力，減少固定支架受力，從而降低傳遞到棧橋基礎上荷載，從而降低結構基礎費用。

2.7 活動支架計算

熱網(wǎng)活動支架跨度大小直接決定管道支架的數(shù)量。跨度太小造成管道支架過密，支架費用增高，在保證管道安全和正常運行的前提下，應盡可能地增大管道的跨距，降低支架費用。管道支架允許跨距取決于管材的強度、管子截面剛度、外荷載的大小、管道敷設的坡度及管道允許的最大撓度。管道支架允許跨距的計算根據(jù)強度和剛度兩個條件進行，公式1-1[4]是按強度條件確定的支架最大允許跨距：公式1-2[4]是按剛度條件確定的支架最大允許跨距。

本工程支架間距確定為3m。支架包括滑動支架和活動支架，臨近補償器的支架為滑動支架，其它為活動支架。

3 運行情況

本工程自2015年12月開始運行至今，已歷時3個供暖季，管網(wǎng)運行參數(shù)正常，熱網(wǎng)系統(tǒng)安全、平穩(wěn)，棧橋供暖滿足設計要求，用戶對運行效果滿意。

4 結論

本工程是供熱管網(wǎng)與棧橋供暖相結合的工程案例。它為此類工程提供工程思路及借鑒，引發(fā)供暖設計思考。

參考文獻：

[1]建筑設計防火規(guī)范（GB50016-2014）[S].中國計劃出版社，2014.123.

[2]城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范（CJJ34-2010）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2010.26.

[3]室外熱力管道安裝（01R413）[S].中國建筑標準設計研究所出版，2001.46.

[4]施振球.動力管道手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.424-429.