集中供热管道升降管路取水装置研究及应用

李楠

(秦皇岛市城市供热服务中心， 河北 秦皇岛 066000）

随着近几年的高速发展， 日益严重的环境问题成为了我国、 乃至全球都需要解决的一大难题。 为了保护环境， 减排节能逐渐走进了人们的视野。 如今， 为了减少CO排放， 全球都在做着最大的努力。 其中，尽量将管网输送过程中的热损失降到最低， 运用保温管道是一个有效且合理的方法。 因此， 对于保温管道的需求量， 预计在将来会有着很大幅度的增长。 另外输送的介质和周围环境有着一定的温差， 所以对于保温方面的要求也会越来越严格。 在保温管道中， 熟料制成的管道对比其它材料， 有着优越的保温性和轻便型， 并且施工起来也更为便利。 所以， 熟料保温管道会越来越多地应用到空调暖通系统、 发电余热再利用系统、 集中供热二次管网系统、 温泉保温系统、 建筑给水、 热水系统、 以及其他生产预热再利用系统和远程供暖和远程供冷中。

1 城市敷设集中供热管网中有沟敷设与直埋敷设方式

1.1 集中供热管网中有沟敷设方式

在这种情况下， 外部负荷系数不会影响管道本身。 对于沟渠布线， 可以将其分为多种方式。 首先，在铺设管道时， 还必须在战壕周围铺设1.8 米以上的道路， 主要用于维修施工人员或方便更换战壕中的管道。 具体而言， 在热泉出口或挖掘困难等地区安装了通道沟渠。 对于长跨距， 需要准备良好的照明和通风设施， 并且必须避免阻碍配管的布线。 在地下管道相对密集的市中心， 可以在可进入的公共坑中安装合理有效的供热管道。 其次， 由于半开放海沟内行人通道宽度较小， 工作人员只能在海沟内进行简单的操作和检查。

1.2 在地下直接放置

地面直接铺设是供热网铺设方法之一。 供热管道的直接铺设主要包括三种类型： 无补偿直接铺设、 添加单个补偿器和添加直接埋地供热管道补偿器。 更具体地说， 无补偿直接铺设工艺一般适用于以热水为加热手段的供热管道， 管径不应过大， 该模式供热管道具有一定的埋深， 供热管道的热膨胀限制主要取决于在管道分段铺设地面前应进行预热， 整体预热温度等于安装温度与工作温度之差的50%， 只添加补偿器一次， 要求补偿器补偿能力与预热管道中安装的热膨胀量相匹配， 在实际供热管道施工过程中， 管道延伸量满足要求后， 应在安装后进行预热， 焊接一种直埋供热管道补偿器， 该补偿器在应用该方法时应具有固定桩， 并通过计算确定固定桩间距。 补偿器必须满足两个固定点之间管道热延长的要求， 还必须在管道预热期间集中计算推力， 并且必须计算管道横截面的应力， 并且只有在应力小于该应力时才能进行相应的执行。

1.3 受水管道的接收能力

供热管道相当于一个密闭容器， 非供暖季管道内不是满水， 所以不存在接收水容量不够问题。 但在供暖季发生事故时， 将事故管道的水打到另一根正常管道里， 就存在容水能力问题。 管道的容水能力取决于： 另一根管道的水压、 水的压缩比、 系统积气量、管道的渗漏量等四个因素。 由于整个大网肯定会有渗漏点， 电厂设置补水泵就是起到补充水量， 维持系统压力的作用。 当事故发生时， 通常会停止电厂补水泵补水， 电厂循环泵继续运行一段时间， 以降低循环水温。 待到电厂补水泵和循环水泵都停泵时， 管道内压力会下降， 这就有利于抢修时从事故管道向另一根正常管道内 “倒水”。 至于水的压缩比， 大家知道很小， 基本认为不可压缩， 但空气的压缩比是很大的，且极易压缩。 整个大网的热水中溶解有空气， 它们会不断地析出水体， 有的管网高点和热力站高点均会存有空气得不到排放， 这就为热网的受水赢得了空间。由于整个热网包括站内管道长度可达几十公里， 所以积存的空气会很多， 因此也增加了受水管道的受水能力。 尽管如此， 如果事故管道分段阀门间距过大、 被抽水量很大时， 受水管道就可能压力升高过多， 以至于打不进去水。 由于整个热网是一个连通器， 各条大小分支是联通的， 供、 回水管道之间也是联通的 （通过换热器）。 此时可采取上文提到的 “受水管道压力过高时应对措施”， 开启任何一个热力站或中继泵站的除污器排污阀， 既可起到定期排污作用， 又可以降低管道内压力， 同时排污水又可排入市政排水系统、 不存在环境污染。

2 集中供热预制保温塑料管道连续生产工艺优势分析

优化过后的生产工艺的优势是较为明显的， 通过优化生产工艺， 大大提升了生产的效率， 显著降低了生产的成本， 提高了产品的质量， 该生产工艺具有较为显著的优势。 其优势主要表现在： 第一， 通过工艺的优化， 减少了保温管道支架与外护管打孔的工序， 极大地减少了热传导的因素， 并且大大提升了保温层的闭孔率， 使得保温层闭孔率达到95%以上， 并且吸水率低， 使得热传导率低， 工艺优化后供热预制保温管道的保温性能更强。 第二， 保温管道的生产受到限制更少生产的长度不受限制， 并且更为柔软能够进行盘卷收纳， 更易于进行保运与收纳、 铺设， 大大降低了对于弯头和管件的需要， 由于其出色的柔性能够极大地降低保温管道的铺设施工与连接成本。 第三， 生产质量更易于控制， 大大提升了合格率， 显著降低了废品率。

3 本装置的创造性、 先进性

此集中供热管道升降管路取水装置构造简单、 造价低， 安装使用方便， 使用效果突出， 经济效益显著， 具有广泛的应用范围和良好的推广前景。 经河北省建筑业协会组织对本装置进行的科技成果评价，达到国内先进技术水平， 并获得了2020 年度河北省建筑业技术发明奖二等奖。 本装置的技术优点主要有以下几方面： 1） 带压开孔和升降取水装置设置在管道顶部， 泄水配套设备设置在地面或管道顶部， 大大降低施工成本以及施工难度； 2） 抢修工作坑里除了因管道受损泄漏的水外， 没有其他积水， 便于开展抢修工作； 3） 带压开孔和安装升降管路取水装置时，工人站在管道顶部， 无须下深沟， 不存在窒息、 烫伤、 泥水里作业等风险； 4） 工人劳动强度低、 体力消耗小； 5） 工艺先进； 6） 当另一根非事故管道有足够空间时， 还可将事故管道内存水打到其中， 实现排水无外泄， 避免热水污染， 节约水资源。

4 供热网网络的优化

最佳化管网布线配置时， 请遵循技术可靠性和经济效益原则。 自我—所谓技术可靠性， 是指使道路中线平行， 尽量减少主要交通线， 使其远离交通线， 将管道铺设在地面上时， 应力求不妨碍交通， 不影响城市的审美环境； 为了确保管道的可持续性， 管道应尽可能避免出现不利区域， 例如危险的滑坡区域、 土壤流动区域等。 在经济效益方面， 零件如补偿器、 阀门等。 管道上必须正确布置； 主轴必须最大化热负荷集中区。

5 其他技术要点

1） 地下水位较高处， 在沟槽两侧设置挡水围堰，每200m做横向止水带与纵向止水带连接形成封闭式，止水带开挖后铺复合土工布形成防渗层； 2） 沟槽降水措施采用真空降水， 保证管道沟槽干燥； 3） 为防止保温层进水， 保证管道施工质量， 管道接口处的保温补口采用二次补口， 二次补口长度大于第一次补口； 4） 本项目设计供回水温度120/60℃， 设计压力1.6MPa， 对于无补偿敷设， 管道应力大， 容易失稳。为保证管道的施工质量及管道安全， 供水管道采用电预热安装， 释放部分压力， 提高系统运行的安全性；5） 沿路敷设的管道， 由于道路弧度较大， 避免热力管道折角过多， 压力过大， 应采用大弯管连接， 以保证管道的安全。

6 管网平衡的设计优化

在加热系统中， 热环境的质量通过封闭管道系统传递给每个用户。 为了确保设计的合理性， 有必要根据计算模式实现供热管网， 使每个用户都能获得相应的设计流量以满足负荷要求。 为了实现管网平衡， 需要进行所需的水力平衡计算， 以确保每个回路的水量符合设计要求； 在外岩、 建筑物入口通道和热水管道上安装平衡阀或其他水力平衡元件。

7 结语

综上所述， 为了推进集中供热管网的建设， 需要对集中供热管道升降管路取水装置进行合理化设计。在城市集中供热管网过程中， 要根据城市规模、 热源位置、 用户分布情况， 合理设计管线， 然后选择适宜的装置方式， 采用适宜的设备进行管道设置， 从而保障集中供热管道升降管路取水装置的合理性， 进而发挥其重要作用。 总之， 在供热施工的每一道工序中都要做到严格控制， 并有效监测所有数据， 强化所有施工及步骤， 不断地依靠先进的信息技术， 为我国集中供热事业做出贡献。