第3章城市供热管网的布置及敷设教材课件

第第3章章 城市供热管网城市供热管网的布置及敷设的布置及敷设13.1 城市管网的布置城市管网的布置n3.1.1城市供热管道的布置原则城市供热管道的布置原则n管网布置依据资料：管网布置依据资料：n1）厂区或建筑区域的总平面布置图；）厂区或建筑区域的总平面布置图；n2）厂区或建筑区域的水文地质及气象资料）厂区或建筑区域的水文地质及气象资料；n3）各建筑物及构筑物的生产、采暖空调以及生活）各建筑物及构筑物的生产、采暖空调以及生活等热负荷资料；等热负荷资料；n4）厂区或建筑区域的近期及远期的发展规划；）厂区或建筑区域的近期及远期的发展规划；n5）厂区或建筑区域的地下电缆、给排水管道及煤）厂区或建筑区域的地下电缆、给排水管道及煤气管道、工业管道等布置概况。气管道、工业管道等布置概况。23.1.1城市供热管道的布置原则城市供热管道的布置原则n城市供热管道总的布置原则是：技术上可靠、经济上合理和施工维修方便 n具体要求：n1）城市供热管道的布置力求短直，主干线应通过热用户密集区，并靠近热负荷大的用户。n2）管道的走向宜平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物。n3）管道布置不应穿超电石库等由于汽、水泄漏将会引起事故的场所，也不宜穿越建筑扩建地和物料堆场。并尽量减少与公路、铁路、沟谷和河流的交叉，以减少交叉时必需采取的特殊措施。当城市供热管道穿越主要交通线、沟谷和河流时，可采用拱形管道。33.1.1城市供热管道的布置原则城市供热管道的布置原则n具体要求：n4）管道布置时，应尽量采用管道自然弯角作为管道热伸长的自然补偿，采用方形伸缩器，宜布置在两固定支架之间的中心点上，若不短边不宜小予该段全长的三分之一。n5）一般在城市供热地沟分支处都应设置检查孔或人孔，当直线管长度在100150m的距离内，虽无地沟支管，亦应设置检查孔或人孔。所以管道上必须设置的阀门，都应安装在检查井或人孔内。n6）在从主干线上分出的支管上，一般情况下都应设置截断阀门，以便在建筑物内部管道发生事故时，可进行截断检修，不至于影响其他管线供热。43.1.1城市供热管道的布置原则城市供热管道的布置原则n具体要求：n7）在下列地方，蒸汽管道必须设置疏水器。n蒸汽管道最低点；n被阀门截断的各蒸汽管道最低点；n垂直升高管段前的最低点；n直线管段每隔100l50 m的距离内设置一个疏水阀。n8）热水管道和凝结水管道应在最低点设置放水阀，在最高点设置放出空气装置。53.1.2城市供热管道的布置方式城市供热管道的布置方式n城市供热管道按布置形式分为枝状管网和环状管网 n枝状管网的优点：系统简单，造价较低运行管理较方便。n枝状管网缺点：没有供热的后备性能 n不允许中断供汽。可以采用两根主干线的方式，每根蒸汽管道的供汽能力为全广总用汽量的5075n环状管网(主干线呈环形)的优点：具有供热的后备性能，缺点：环状管网的投资和金属消耗量都很大 63.1.2城市供热管道的布置方式城市供热管道的布置方式n辐射状布置：其优点是控制方便，并可分片供热，但投资和金属消耗量都将增大。对于占地面积较小且厂房密集的小型工厂，可以采用此种管道布置方式。n地处山区的城市供热管道，应注意地形的特点，因地制宜地布置管线，具体：城市供热管道应根据山区地区特点，采取沿山坡或道路低支架布置；城市供热管道直径DN150mm，可沿建筑物外墙敷设；爬山城市供热管道宜采用阶梯形布置；城市供热管道跨越冲沟或河流时，宜采用沿桥或沿栈桥布置或拱形管道，但应特别注意管道底标高度应高于最高洪水位。73.1.2城市供热管道的布置方式城市供热管道的布置方式n城市城市供热管道的位置应符合下列规定：n城市道路上的城市供热管道应平行于道路中心线，并宜敷设在车行道以外的地方，同一条管道应只沿街道的一侧敷设；n穿过厂区的城市供热管道应敷设在易于检修和维护的位置；n通过非建筑区的城市供热管道应沿公路和铁道敷设；n城市供热管道选线时，宜避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及高地下水位区等不利地段。n城市供热管道可以和其他管道敷设，但应布置合适的位置83.1.3城市供热管道间距、城市供热管道与建筑物、城市供热管道间距、城市供热管道与建筑物、构筑物间距构筑物间距建筑物、构筑物或管线名称与城市供热网管道最小水平净距（m）与城市供热网管道最小垂直净距（m）建造物基础：对于管沟敷设城市供热网管道 对于直埋闭式热水城市供热网管道 DN250 DN300 对于直埋开式热水城市供热网管道铁路钢轨电车钢轨铁路、公路路基边坡地角或边沟的边缘通讯、照明或10KV以下电力线路的电杆桥墩（高架桥、栈桥）边缘架空管道支架基础边缘高压输电线铁塔基础边缘35220KV通讯电缆管块直埋通讯电缆（光缆）电力电缆和控制电缆35KV以下 110KV燃气管道压力0.005MPa 对于管沟敷设城市供热网管道压力0.4 MPa 对于管沟敷设城市供热网管道压力0.8 MPa 对于管沟敷设城市供热网管道压力0.8 MPa 对于管沟敷设城市供热网管道压力0.4 MPa 对于直埋敷设热水城市供热网管道压力0.8 MPa 对于管沟敷设热水城市供热网管道压力0.8 MPa 对于管沟敷设热水城市供热网管道给水管道排水管道地铁电气铁路接触网电杆基础乔木（中心）灌木（中心）车行道路面0.52.53.05.0钢轨外测3.0钢轨外测2.01.01.02.01.53.01.01.02.02.01.01.52.04.01.01.52.01.51.55.03.01.51.5轨底1.2轨底1.00.150.150.51.00.150.150.150.150.150.150.150.150.150.180.793.1.3城市供热管道间距、城市供热管道与建城市供热管道间距、城市供热管道与建筑物、构筑物间距筑物、构筑物间距地上敷设城市供热网管道铁路钢轨电车钢轨公路边缘公路路面架空输电线1KV以下钢轨外测3.0钢轨外测2.01.5导线最大风偏时1.5轨顶一般5.5电气铁路6.554.5城市供热管网在下面交叉通过导线最大垂度时110KV35110KV220KV330KV500KV树冠导线最大风偏时2.0导线最大风偏时4.0导线最大风偏时5.0导线最大风偏时6.0导线最大风偏时6.50.5（到树中2.0）1.0同上2.0同上4.0同上5.0同上6.0同上6.5103.2.2架空敷设架空敷设n在下列情况下，应首先考虑采用架空敷设方式。n1)厂区地形复杂（如遇到河流、丘陵、峡谷等）或铁路密集；n2）厂区地下水位距离地面小于1.5m；n3）厂区地质为湿陷性黄土层或腐蚀性大的土壤，以及永久性的冻土层；n4）厂区地下管道纵横交错，密集复杂，难于再敷设城市供热管道；n5）厂区存在其他的架空管道，可以考虑与城市供热管道共架敷设，采用架空敷设即经济又节省空间。113.2.2架空敷设架空敷设n3.2.2.1低支架敷设 3.2.2.2中支架敷设123.2.2架空敷设架空敷设n3.2.2.3高支架敷设133.2.2架空敷设架空敷设n（a）梁式（b）桁架式n（c）悬索式n（d）桅缆式143.2.2架空敷设架空敷设n支架：中间活动支架，固定支架n活动支架：a刚性支架，b铰接支架，c柔性支架153.3 城市供热管道的地下敷设城市供热管道的地下敷设n地下敷设分为有沟敷设和无沟敷设两种。有沟敷设又可分为不通行地沟、半通行地沟和通行地沟三种。n3.3.1地沟敷设地沟敷设n地沟具有保护管道不受外力和水的侵袭，地沟具有保护管道不受外力和水的侵袭，保护管道的保温结构不被破坏，并允许管保护管道的保温结构不被破坏，并允许管道自由地热胀冷缩。道自由地热胀冷缩。163.3.1地沟敷设地沟敷设n3.3.1.1通行地沟敷设 n1）当城市供热管道通过不允许挖开的路面处时，如公路、铁路等处；n2）当城市供热管道数量多或管径较大，管道垂直排列高度大于或等于1.5m时 173.3.1地沟敷设地沟敷设n3.3.1.2半通行地沟n1）当城市供热管道通过的地面维修时不允许开挖，且采用架空敷设不合理时；n2）当管子的数量较多，采用不通行地沟敷设由于管道单排水平面布置地沟宽度受到限制时。183.3.1地沟敷设地沟敷设n3.3.1.3不通行地沟 n不通行地沟是应用最为广泛的一种敷设形式。它适用于下列情况：n1）土壤干燥，地下水位较低时；n2）管道根数不多，管径较小且维修量不大时；n3）在地下直接埋设城市供热管道时，在管道转弯及安装补偿器处宜采用不通行地沟。193.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.1国内外直埋敷设技术概况 n20世纪80年代我国出现了两种新型预制保温管：一类是保温结构为“氰聚塑”形式的保温管；另一类是“管中管”形式的预制保温管。n国际上直埋城市供热管道输送蒸汽的温度由过去的150250发展到近600，蒸汽压力由饱和或过热状态提高到2.5MPa。n我国直埋城市供热管道的蒸汽温度也达到了320以上，蒸汽压力达到了2.5MPa。n德国等欧洲国家于20世纪80年代开始将真空技术应用于蒸汽管道保温工程中，我国2001年引入了钢外护管真空复合预制直埋城市供热管道。203.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.2氰聚塑直埋保温管n氰聚塑直埋保温管是由钢管（25800）、防腐层（氰凝）、保温层（聚氨酯）和保护层（玻璃钢）四部分组成 n氰凝是一种高效防腐防水材料，具有较强的附着力和渗透力，能与钢管外表面紧密结合，甚至可以透过钢材表面浮锈，把浮锈和钢材牢固的结合成一个整体。氰凝在室温下能够吸收空气中的水分而固化，固化后的氰凝具有很强的防水、防腐能力。由于氰凝又具有强极性，能和聚氨酯泡沫牢固结合，从而将钢管和聚氨酯泡沫塑料牢固的结合成一个完整的保温体。n适用场所：通用型120，高温型150。213.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.3“管中管”预制保温管 n“管中管”预制保温管是由钢管（50500）、导线（报警线）、保温层（聚氨酯、复合保温、超细玻璃棉等）和保护层（高密度聚乙烯管、钢管）等四部分组成。223.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.4设置空气层的钢套钢预制保温管 n设置空气层的钢套钢预制保温管是由工作钢管、保温材料层、空气层、钢外护管和防腐层等组成。n设置空气层或将空气层抽成真空形成真空层，其作用表现在：一是利用空气较好的绝热性能减少直埋城市供热管道的热损失；二是提高直埋城市供热管道的防腐性能；三是监视管道运行过程中泄漏情况。233.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.5直埋城市供热管道泄漏监测报警系统 表3-5 直埋城市供热管道最低监测系统配置表设备型号BJX-8810BJX-8831BJX-8833BJX-GXT-8851或BJX-8861ABJX-DW-8811设备名称监测总站智能监测分站非智能监测分站管线探测仪/管线定位仪电源数量1若干若干11243.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.6直埋管道的敷设方式 n直埋管道的敷设有两种方式：无补偿方式和有补偿方式。n1）无补偿方式理论基础为：安定性分析理论；弹性分析理论 n2）有补偿方式可分为两种：有固定点方式和无固定点方式。25安定性分析理论n安定性分析理论是20世纪60年代由美国机械工程师协会提出新的强度设计规范，该规范所采用的应力分为一次应力、二次应力和峰值应力。认为：由城市供热管道内压及外部荷载所产生的应力为一次应力，此应力不是自限性的。由温差引起的热应力称为二次应力，这种应力是自限性的，在设计计算中，以一次应力和二次应力的组合形式来进行校核。n实践证明，对于DN500mm以下的城市供热管道的敷设，采用这种理论进行设计是可行的，也是最简单的，并证明温度在150以下的直埋管道的直线段，完全可以不设置补偿装置。26弹性分析理论n弹性分析理论是北欧各国设计直埋管道的依据。城市供热管网在工作之前必须进行预热，预热温度在管道运行温度和限制的最低温度之间。要求预热温度与工作温度及最低温度的温差所产生的热应力，不得超过管材的许用应力。n管道预热方式有两种：敞开式和覆盖式 n敞开式不需补偿，不必设固定点，工程造价低；其缺点是管沟敞开时间较长。n覆盖式由于回填土摩擦力的影响，预热状态下的热应力，不能完全为管道的自然转角所补偿，要设补偿器，且预热后要焊死，使其同管道浑然一体，此补偿器又称一次补偿器。补偿器之间的距离不得大于最大安装长度的两倍，并需在直线管段两端设固定点，以防止管道应力集中的弯头部分受到破坏。补偿器至固定点之间的距离，不得超过管道的最大安装长度。27有固定点方式n在补偿器两侧设置固定点，补偿器至固定点的间距不得超过管道最大安装长度，固定点所承受的推力与架空和地沟敷设时的不同之处是将活动支架的水平摩擦力反力产生的水平推力改为土壤对管道的摩擦力。n设计时还应考虑由于土壤条件的变化而造成摩擦系数的变化，管线埋深变化的影响。n施工安装时，也要特别注意确保设计计算的热膨胀位移在运行时能够实现，在管网中采用固定支架来控制膨胀位移。28无固定点方式n首先应在管网平面布置及纵剖面图上校核两个直管段是否超过最大安装长度Lmax的两倍。如L2Lmax，则需校核直管段两自由末端的自然弯管是否能吸收掉直管段的实际热伸长量。若直线管段长度L2Lmax，则还需在直线管段上设置补偿器，直至所有不带任何补偿器的直管段长度均不超过2Lmax为止。293.3.2直埋敷设直埋敷设n3.3.2.7直埋城市供热管道的设计计算n1）土壤摩擦力计算n2）弹性力计算n3）两补偿器最大间距计算 303.3.2.7直埋城市供热管道的设计计算n4)最大安装长度计算 城市供热管道最大安装长度表钢管外径（mm）钢管壁厚mm外壳外径（mm）最大安装长度（m）钢管外径（mm）钢管壁厚（mm）外壳外径（mm）最大安装长度m）26.92.39021219.14.53158433.72.390272735.04008442.42.311027323.95.64509648.32.311030355.65.65009660.32.612536406.46.352010876.12.614045457.26.356010888.92.9160515086.3631108114.33.220057558.86.3710108139.73.622566609.68.0780120168.34.025072313.3.2.7直埋城市供热管道的设计计算n5)管道纵向稳定最小覆土深度H 直埋管道最小覆土深度H值Dw573.5894108413341594.52196H(cm)46.3437.1530.5024.0022.3016.4632