集中供熱管道升降管路取水裝置研究及應用

李楠

(秦皇島市城市供熱服務中心， 河北 秦皇島 066000）

隨著近幾年的高速發展， 日益嚴重的環境問題成為了我國、 乃至全球都需要解決的一大難題。 為了保護環境， 減排節能逐漸走進了人們的視野。 如今， 為了減少CO排放， 全球都在做著最大的努力。 其中，盡量將管網輸送過程中的熱損失降到最低， 運用保溫管道是一個有效且合理的方法。 因此， 對于保溫管道的需求量， 預計在將來會有著很大幅度的增長。 另外輸送的介質和周圍環境有著一定的溫差， 所以對于保溫方面的要求也會越來越嚴格。 在保溫管道中， 熟料制成的管道對比其它材料， 有著優越的保溫性和輕便型， 并且施工起來也更為便利。 所以， 熟料保溫管道會越來越多地應用到空調暖通系統、 發電余熱再利用系統、 集中供熱二次管網系統、 溫泉保溫系統、 建筑給水、 熱水系統、 以及其他生產預熱再利用系統和遠程供暖和遠程供冷中。

1 城市敷設集中供熱管網中有溝敷設與直埋敷設方式

1.1 集中供熱管網中有溝敷設方式

在這種情況下， 外部負荷系數不會影響管道本身。 對于溝渠布線， 可以將其分為多種方式。 首先，在鋪設管道時， 還必須在戰壕周圍鋪設1.8 米以上的道路， 主要用于維修施工人員或方便更換戰壕中的管道。 具體而言， 在熱泉出口或挖掘困難等地區安裝了通道溝渠。 對于長跨距， 需要準備良好的照明和通風設施， 并且必須避免阻礙配管的布線。 在地下管道相對密集的市中心， 可以在可進入的公共坑中安裝合理有效的供熱管道。 其次， 由于半開放海溝內行人通道寬度較小， 工作人員只能在海溝內進行簡單的操作和檢查。

1.2 在地下直接放置

地面直接鋪設是供熱網鋪設方法之一。 供熱管道的直接鋪設主要包括三種類型： 無補償直接鋪設、 添加單個補償器和添加直接埋地供熱管道補償器。 更具體地說， 無補償直接鋪設工藝一般適用于以熱水為加熱手段的供熱管道， 管徑不應過大， 該模式供熱管道具有一定的埋深， 供熱管道的熱膨脹限制主要取決于在管道分段鋪設地面前應進行預熱， 整體預熱溫度等于安裝溫度與工作溫度之差的50%， 只添加補償器一次， 要求補償器補償能力與預熱管道中安裝的熱膨脹量相匹配， 在實際供熱管道施工過程中， 管道延伸量滿足要求后， 應在安裝后進行預熱， 焊接一種直埋供熱管道補償器， 該補償器在應用該方法時應具有固定樁， 并通過計算確定固定樁間距。 補償器必須滿足兩個固定點之間管道熱延長的要求， 還必須在管道預熱期間集中計算推力， 并且必須計算管道橫截面的應力， 并且只有在應力小于該應力時才能進行相應的執行。

1.3 受水管道的接收能力

供熱管道相當于一個密閉容器， 非供暖季管道內不是滿水， 所以不存在接收水容量不夠問題。 但在供暖季發生事故時， 將事故管道的水打到另一根正常管道里， 就存在容水能力問題。 管道的容水能力取決于： 另一根管道的水壓、 水的壓縮比、 系統積氣量、管道的滲漏量等四個因素。 由于整個大網肯定會有滲漏點， 電廠設置補水泵就是起到補充水量， 維持系統壓力的作用。 當事故發生時， 通常會停止電廠補水泵補水， 電廠循環泵繼續運行一段時間， 以降低循環水溫。 待到電廠補水泵和循環水泵都停泵時， 管道內壓力會下降， 這就有利于搶修時從事故管道向另一根正常管道內 “倒水”。 至于水的壓縮比， 大家知道很小， 基本認為不可壓縮， 但空氣的壓縮比是很大的，且極易壓縮。 整個大網的熱水中溶解有空氣， 它們會不斷地析出水體， 有的管網高點和熱力站高點均會存有空氣得不到排放， 這就為熱網的受水贏得了空間。由于整個熱網包括站內管道長度可達幾十公里， 所以積存的空氣會很多， 因此也增加了受水管道的受水能力。 盡管如此， 如果事故管道分段閥門間距過大、 被抽水量很大時， 受水管道就可能壓力升高過多， 以至于打不進去水。 由于整個熱網是一個連通器， 各條大小分支是聯通的， 供、 回水管道之間也是聯通的 （通過換熱器）。 此時可采取上文提到的 “受水管道壓力過高時應對措施”， 開啟任何一個熱力站或中繼泵站的除污器排污閥， 既可起到定期排污作用， 又可以降低管道內壓力， 同時排污水又可排入市政排水系統、 不存在環境污染。

2 集中供熱預制保溫塑料管道連續生產工藝優勢分析

優化過后的生產工藝的優勢是較為明顯的， 通過優化生產工藝， 大大提升了生產的效率， 顯著降低了生產的成本， 提高了產品的質量， 該生產工藝具有較為顯著的優勢。 其優勢主要表現在： 第一， 通過工藝的優化， 減少了保溫管道支架與外護管打孔的工序， 極大地減少了熱傳導的因素， 并且大大提升了保溫層的閉孔率， 使得保溫層閉孔率達到95%以上， 并且吸水率低， 使得熱傳導率低， 工藝優化后供熱預制保溫管道的保溫性能更強。 第二， 保溫管道的生產受到限制更少生產的長度不受限制， 并且更為柔軟能夠進行盤卷收納， 更易于進行保運與收納、 鋪設， 大大降低了對于彎頭和管件的需要， 由于其出色的柔性能夠極大地降低保溫管道的鋪設施工與連接成本。 第三， 生產質量更易于控制， 大大提升了合格率， 顯著降低了廢品率。

3 本裝置的創造性、 先進性

此集中供熱管道升降管路取水裝置構造簡單、 造價低， 安裝使用方便， 使用效果突出， 經濟效益顯著， 具有廣泛的應用范圍和良好的推廣前景。 經河北省建筑業協會組織對本裝置進行的科技成果評價，達到國內先進技術水平， 并獲得了2020 年度河北省建筑業技術發明獎二等獎。 本裝置的技術優點主要有以下幾方面： 1） 帶壓開孔和升降取水裝置設置在管道頂部， 泄水配套設備設置在地面或管道頂部， 大大降低施工成本以及施工難度； 2） 搶修工作坑里除了因管道受損泄漏的水外， 沒有其他積水， 便于開展搶修工作； 3） 帶壓開孔和安裝升降管路取水裝置時，工人站在管道頂部， 無須下深溝， 不存在窒息、 燙傷、 泥水里作業等風險； 4） 工人勞動強度低、 體力消耗小； 5） 工藝先進； 6） 當另一根非事故管道有足夠空間時， 還可將事故管道內存水打到其中， 實現排水無外泄， 避免熱水污染， 節約水資源。

4 供熱網網絡的優化

最佳化管網布線配置時， 請遵循技術可靠性和經濟效益原則。 自我—所謂技術可靠性， 是指使道路中線平行， 盡量減少主要交通線， 使其遠離交通線， 將管道鋪設在地面上時， 應力求不妨礙交通， 不影響城市的審美環境； 為了確保管道的可持續性， 管道應盡可能避免出現不利區域， 例如危險的滑坡區域、 土壤流動區域等。 在經濟效益方面， 零件如補償器、 閥門等。 管道上必須正確布置； 主軸必須最大化熱負荷集中區。

5 其他技術要點

1） 地下水位較高處， 在溝槽兩側設置擋水圍堰，每200m做橫向止水帶與縱向止水帶連接形成封閉式，止水帶開挖后鋪復合土工布形成防滲層； 2） 溝槽降水措施采用真空降水， 保證管道溝槽干燥； 3） 為防止保溫層進水， 保證管道施工質量， 管道接口處的保溫補口采用二次補口， 二次補口長度大于第一次補口； 4） 本項目設計供回水溫度120/60℃， 設計壓力1.6MPa， 對于無補償敷設， 管道應力大， 容易失穩。為保證管道的施工質量及管道安全， 供水管道采用電預熱安裝， 釋放部分壓力， 提高系統運行的安全性；5） 沿路敷設的管道， 由于道路弧度較大， 避免熱力管道折角過多， 壓力過大， 應采用大彎管連接， 以保證管道的安全。

6 管網平衡的設計優化

在加熱系統中， 熱環境的質量通過封閉管道系統傳遞給每個用戶。 為了確保設計的合理性， 有必要根據計算模式實現供熱管網， 使每個用戶都能獲得相應的設計流量以滿足負荷要求。 為了實現管網平衡， 需要進行所需的水力平衡計算， 以確保每個回路的水量符合設計要求； 在外巖、 建筑物入口通道和熱水管道上安裝平衡閥或其他水力平衡元件。

7 結語

綜上所述， 為了推進集中供熱管網的建設， 需要對集中供熱管道升降管路取水裝置進行合理化設計。在城市集中供熱管網過程中， 要根據城市規模、 熱源位置、 用戶分布情況， 合理設計管線， 然后選擇適宜的裝置方式， 采用適宜的設備進行管道設置， 從而保障集中供熱管道升降管路取水裝置的合理性， 進而發揮其重要作用。 總之， 在供熱施工的每一道工序中都要做到嚴格控制， 并有效監測所有數據， 強化所有施工及步驟， 不斷地依靠先進的信息技術， 為我國集中供熱事業做出貢獻。