小型厂区热力网地沟敷设设计

冯瑞峰

笔者因工作原因设计了许多小型热电厂和选煤厂的厂区室外热力网，这些热力网都有以下几个共同点:供热半径小于 1 km，建筑物较少一般小于10个，热负荷一般小于3.5MW。笔者结合自己的设计实例在此仅介绍有关厂区热力网地沟敷设设计的一些心得。

1 管网形式

厂区供热管网分为枝状管网和环状管网。因枝状管网形式简单、造价较低、运行管理方便，其管径可根据热源距离增加的用户的减少而逐渐减少。因此厂区供热管网多采用枝状管网地沟敷设的布置形式。

2 管网布置

管网布置应根据已拟定的供热管网系统和各用户的热负荷、厂区地形图(包括横纵坐标、高程和用户位置)、热源布置(包括热网接口尺寸)和对外供热最大负荷、地质条件、地下水位和地下设施等资料进行。厂区热网管道应考虑电厂厂区近、远期扩建规划，主干管应按最终容量考虑，一次建成。

3 地沟及检查井

3.1 地沟

1)小型厂区热网一般采用地沟铺设。一般小型自备电厂采暖管道根数不多(多为5根以下)且管径较小(一般DN 300以下)故多为不通行地沟。当有大量富裕热量可以外供热时，多采用架空管道敷设。低支架敷设时管道保温层外表面距地面净高不低于0.5m，当通过道路时管道保温层外表面距地面净高不低于 4.5m，以保证车辆安全通过。基于上述所说，以下着重介绍不通行地沟敷设方式及设计方法。2)厂区热网管道采用不通行地沟敷设时，应尽量避让主车道，减少施工、维修给交通带来的不便。尽量避开湿陷性黄土、垃圾回填土地带、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地带。主干线应尽量走热负荷密集区域，分支管线亦应尽量靠近用户，力求达到最短的管线和最经济的造价。3)厂区热网管道在规划走向前应与厂区内其他公用设施如厂区动力管线、埋地电力网、给水排水网相协调，如无法避免在同一平面布置或相互交叉时，可采取错开标高的方法解决。尽量避免管线相互打架，最大程度减少给施工和将来运行带来的不必要麻烦。4)不通行地沟盖板上的覆土高度不小于0.2m，一般为0.3m。5)地面上敷设的管道与地沟内管道连接处，地面不得积水，连接处的地下构筑物应高出地面0.3m以上，管道穿入构筑物的孔洞处应采取防止雨水进入地沟的措施。如增设 δ=4mm的整体式防雨罩。防雨罩外表面应刷防锈漆、调和漆各两遍。6)厂区热网管道采用不通行地沟敷设时，应采取措施防止地表水渗入沟内，地沟盖板之间、盖板与沟壁之间应用水泥砂浆勾抹严密。沟底应在最高水位以上。当沟底在最高地下水位线以下时，管沟应做可靠的外防水层。当地下水位较高时，地沟需做抗浮计算，并采取相应措施。防止地沟被地下水浮起。7)厂区热网地沟应与厂区道路和建筑物平行布置，避免穿越建筑物或在建筑物下敷设。敷设时沿厂区道路一侧敷设在车行道外侧，如任意敷设可能把后期场地占用。给后期扩建造成不必要的困难。当地沟与车行道交叉时，车行道下(车行道宽+2m)地沟盖板按车行道选取地沟及盖板。车行道下地沟盖板底面到路面的距离应大于 0.5m。如不能满足则盖板应重新设计。8)地下敷设的地沟应有一定的坡度，地沟坡度应与管道敷设时坡度相同并且坡向也相同。坡度应不小于 0.002，一般为 0.003。使渗入地沟中的水流入检查井的积水坑内，以便泵出。进入建筑物的地沟与管道宜低头坡向主干管。当地沟延伸很长时，如采用同一坡度则末端地沟顶会高出地面或地沟底标高太深(在地面下 3m～4m)。为避免这种情况的出现可采用隔一段距离供热地沟采用反坡。即地沟设计坡度与规范和设计手册规定的坡度方向相反。一般反坡坡度为 0.006，最小为0.005。

3.2 检查井布置

1)厂区内敷设的地下供热管道，在管道分支处(主干管与单体建筑物连接处)和装有补偿器、阀门、排水除污装置和放气及压力和流量计量表装置处，应设置检查井，以便检查管网运行情况和管网出现故障时维修时使用。2)检查井的尺寸应根据井管道的数量、管径和阀门及其他仪表的尺寸确定，一般净高不小于 1.8m，干管保温结构表面与检查井地面距离不小于 0.6m。检查井内地面应低于管沟内底的距离不小于 0.3m。检查井内地沟入口应避免在检查井梁下，当不可避免时检查井顶至检查井顶板底的距离应大于 0.43m。否则应增加地沟顶面到检查井顶面间的距离。3)检查井的人孔直径不小于 0.7m，人孔数量不应少于两个，并应对角布置。为方便检修人员进出检查井，人孔应避免设置在检查井内的设备的正上方。当检查井内净空面积少于 4m2时，可以只设一个人孔。检查井内至少设一个 400×400×400(H)的集水坑，以排除地沟内流入检查井的积水及阀门漏水、热网检修时供热管道内放出的积水。集水坑应设置在人孔下方。

3.3 管道布置

1)小型厂区室外热力网管道由于热媒温度、压力不高(一般温度小于200℃，压力小于2MPa)，故一般采用钢10的无缝钢管即可满足设计要求。2)为保证管道疏放水和排气的通畅，水平敷设的采暖管道应设置一定的坡度。管道敷设时坡度应与地沟坡度相同并且坡向也相同。热水供水管道应抬头走，回水管道应低头走;坡度一般为 0.003。蒸汽供汽干管、凝结水管道应低头走，坡度一般为0.003。3)管道疏水:在水平管道上每隔 100m～150m设一个启动疏水点。在蒸汽管道的低点和末端及管道上升段之前，应设经常疏水点。水平布置的蒸汽管道顺坡每隔 400m～500m，逆坡时每隔 200m～300m应设置启动疏水和经常疏水装置。所有设置经常疏水的地点应同时设置启动疏水装置。4)管道放水:在蒸汽管道及热水的低点和末端及管道上升段之前，应设置管道放水装置。蒸汽管道的放水装置与疏水装置一般可以联合装设。热水及蒸汽管道的疏放水阀门一般采用截止阀。放水管径应保证管内平均流速为1m/s时，在1 h内放空该管段内的积水。5)管道放气:热水及蒸汽管道的高点及可能积存空气的凸起布置管段，应设置放气装置。放气管应采用厚壁管道。热网管道放气阀门一般采用闸阀。放气管管径一般为DN20。6)管道补偿:热网管道补偿一般尽量利用管道的转弯进行自然补偿，在无法利用自然补偿的直管段上采用方形补偿器或套筒补偿器来补偿管段的热伸长。补偿器应安装在直管段上两个固定支架的中心或接近中心的位置，当不能满足时不得少于两个固定点间距的 1/3处。水平布置的方形补偿器两侧外伸臂的直管段的适当位置应设置导向支架，防止产生纵向弯曲。热网管道的补偿器安装时必须拉伸补偿量的一半。7)管道连接:热网管道一般采用焊接连接，管道与设备、阀门或其他需要拆卸检修管道的连接采用法兰连接。8)管道保温:所有表面温度高压 50℃的供热管道及其阀门等附件均应保温。在地沟内敷设的凝结水管不保温。检查井内的管道及阀门等设备，保温结构表面温度应低于 60℃。保温材料多采用玻璃棉管壳及其制品。阀门、法兰等部位应采用可拆卸式保温结构。9)管道防腐:地沟内敷设的供热管道及其附件、支架均应防腐除锈。管道及其附件、支架刷底漆前应先除去表面灰尘、污垢、锈斑及焊渣等物。地沟内敷设的不保温供热管道及其附件、支架刷一道防锈底漆，两道耐热色漆。保温管道刷两道底漆后再做保温层。10)管道除污:热水管网主干线的低点，垂直升高的管段前、分段阀门前应设置阻力小的永久性除污装置。11)管道试压:室外热力管道安装完毕，管道保温之前应进行严密性水压试验。水压试验的压力(表压)，不得小于1.5倍的设计工作压力。

水压试验的用水温度应不低于 5℃，也不大于 70℃。试验环境温度不得低于 5℃。否则，应采取防止管道冻结和冷脆破裂的措施。供热管网严密性水压试验以 5m in内的压降不大于0.02MPa为试压合格。

以上是笔者在几年工作中关于小型热电厂和选煤厂的厂区室外热力网设计的几点感想。由于笔者经验、学识所限，不足甚至错误之处在所难免，恳请各位专家、学者、老师批评斧正。

[1] 城市热力网设计规范[S].

[2] 小型火力发电厂设计规范[S].

[3] 李善化，康 惠.火力发电厂及变电所供暖通风设计手册[M].北京:中国电力出版社，2001:290-302.

[4] 汤惠芬，范季贤.城市供热手册[M].天津:天津科学技术出版社，1991:185-192.