直供式供热管网系统在集中供热项目上的应用与探讨

直供式供热管网系统在集中供热项目上的应用与探讨

杨超

国家电投集团东北电力有限公司抚顺抚电能源分公司，辽宁省抚顺市， 113008

摘要：目前，我国的综合经济在快速发展，社会在不断进步，本文介绍了直供式供热管网系统运行的特点，列举了保证系统水力工况稳定的设计方案，即安装阀前压力调节阀和混水泵两种方案，为类似项目起到了一定的借鉴作用。同时，以实际工程为例，通过对项目一级管网水压图的分析，给出了不同类型热分配站的系统示意图。

关键词：直供式供热；热分配站；阀前压力调节阀；混水

引言

在我国北方城市，集中供热是冬季供暖的主要的供热形式，特别是采用电厂余热作为供热的热源形式已经非常普遍。然而位于城区或城区周边的一些工业余热尚未得到有效的利用，例如化工、冶金等行业的低品味的废热。充分开发利用这些工业余热不仅可以作为集中供热热源形式的有益补充，还可以提高经济效益，降低污染物的排放。

1背景

虽然城市级的集中供热特别是热电联产集中供热在北方大城市已经非常普及，但目前还是有不少市县级小城市并没有实现城市级的集中供热。由于历史原因，在这些建筑面积为１００多万ｍ２的小城市中往往分布了上百台大大小小的燃煤锅炉。这种小容量锅炉的热效率低，不仅浪费了一次能源，而且由于没有对排放物进行适当处理，给城区甚至城市周边造成了严重污染。与此同时，离城市中心不远的一些工业企业的自备电厂的凝汽余热，以及化工、冶金等工业中不同品位的余热资源却没有得到有效利用。充分利用这些低品位的工业余热来实现小城市的城市级集中供热意义重大，不仅可提高经济效益，而且可大大减少污染物的排放。针对电厂可采取低真空供热，由于这种方法的供水温度较低，需要采用直接式热水供热系统（下文简称直供系统）。直供系统的热网循环水直接进入用户散热器，整体水力和热力工况较间接式供热系统更为复杂。在直供系统中，一级热网的水力工况会直接影响到热用户的供热质量。热电厂首站处主循环泵的配置、静水压线的确定等，都需要考虑到热用户的要求。根据热用户的散热器承压能力、楼栋高度等，无论系统运行或停止，都需要保证热用户处不超压、不倒空、不汽化。

2直供式供热管网系统在集中供热项目上的应用

2.1供热区域无高层建筑的热分配站

对于无高层的供热区域，建筑热用户多为老旧小区，末端形式为传统的铸铁散热器，定压30m（H2O）不会造成管网的倒空。考虑到管网的水力工况要求和末端设备的承压，系统运行时末端的回水压力需要维持在38m（H2O）左右（楼栋内部阻力损失2m（H2O））。本文将庭院二次管网（包括楼栋）的压力损失定为12m（H2O），楼栋回水压力定为38m（H2O），则热分配站二次管网的供水压力为45m（H2O），回水压力为33m（H2O）。

2.2管道定位

（1）在进行沟槽底部施工的过程中，可以将枕木、砂袋或苯乙烯块作为临时的支撑使用，但是要求这些支撑既可以承受相应的荷载由不会对外护管和保温层造成损害。（2）如果在沟槽的匀平砂垫层上放置管道或者进行焊接，应该遵守焊接规范，按要求进行操作。对于临时管道，应该预留充足的间距，不能小于300mm，确保工作条件得以满足现场的施工需求。（3）沟槽内的最终定位，对不大于DN150的管道，外护管之间的最小距离可为100~150mm，大于DN150小于DN700的管道最小距离可为150~250mm，超过DN700的管道间距要求在250mm以上。（4）管道应设置在砂垫层上。垫层的质量要求与回填摩擦砂层相同。

2.3热分配站处设置混水泵

混水泵一般安装在二级网供水管、回水管或之间的旁通管上。设置混水泵有如下好处：１）混水泵有提升压力的作用，安装在二级网供水管处可以解决一级网压力不足的问题；安装在二级网回水管处可以避免因一级网回水压力过高造成的超压问题。２）对于低真空直供系统，电厂要求整个供暖期的供热量维持不变，因此为了调节需要，一般电厂只承担基本负荷，并随着气象条件的变化，通过逐步解裂部分负荷实现供热量的调节。电厂承担的供热面积在初末寒期较大、严寒期较小，若总流量、供回水温差在整个供暖季维持不变，就会造成初末寒期单位供热面积的循环流量较小，容易失调。这时候可以使用混水泵调节混合比增加二级网的流量，实现一级网小流量大温差，二级网大流量小温差运行，减小水力和热力失调，大幅度降低运行调节的困难。３）设置混水泵能够灵活适应热用户不同供暖方式的需求。由于散热器供暖、地板辐射供暖和空调风机盘管供暖对供回水温度的要求不同，通过混水泵调节混水比，可以使相同参数的一级网供回水同时满足不同供暖方式的要求，而且比间接连接节省成本。

2.4供热区域包括低层与高层建筑的热分配站

对于供热区域包括低层与高层建筑的热分配站，定压压力并不能满足高层建筑热用户不倒空的要求。此时需要分别对高层建筑进行分区设计。经过实地现场勘察，并查阅该县城的总体规划，该县城供热区域内现有和规划在建的建筑最高层数为１８层。设计系统时，将热分配站供热区域内６层以下以及高层的１～９层设定为低区，最高点高度为２７　ｍ，１０～１８层设定为高区，最高点高度为５４　ｍ。为了保证系统运行时水力工况的要求和阀前压力调节阀的稳定运行，阀前压力调节阀的的开启压力定为６００　ｋＰａ。根据前述１２　ｍ沿程损失的假设，热分配站内二级网的回水压力为５５０　ｋＰａ，供水压力为６７０　ｋＰａ。对于距离热源较近的热分配站，低区系统的供水管上设置减压阀；高区系统回水管上设置阀前压力调节阀的同时，在高区供水管上设置止回阀。

2.5管道组队、焊接、质量验收

管道制作完成之后会被运输到施工现场，然后根据现场的情况展开施工操作，一般情况下，三或四跟组对作为一段，在这个过程中，应该严格控制其对口卡板的对口，同时，根据设计及规范要求，如果存在间隙或者平直度误差较大，应该坚决禁止施工，要在最大程度上避免由于应力集中而出现的焊接裂缝，杜绝施工缺陷的存在。在对口检验中应该注意，对口的最大错边量应该小于管壁厚度10%左右，同时，对口错边量最大不能超过2mm，如果出现壁厚不等的情况，那么薄件的厚度应小于10mm。另一方面，严格控制焊接应力集中的出现，从而充分降低接头疲劳强度，如果壁厚差超过3mm，则应该适当削薄管道。最后，对焊缝进行无损检测，其活动焊口应进行20%射线抽查，严格固定口百分百合理，同时射线应进行探伤，确保其是二级合格。

结语

根据管网的水力工况，设置不同的热分配站系统，将一级管网具有较高温度的热水直接送至热用户，并满足管网、末端设备承压、不倒空等水力工况稳定和运行安全性的要求。为类似项目优化改进起到了一定的借鉴作用。

参考文献

［1］刘亚萌，刘兰斌，邹艾娟.直供式供热管网热力站设计探讨［J］.暖通空调，2014（9）:40-45.

［2］孙刚.直接式供热系统与间接式供热系统的特点及对比分析［J］.区域供热，1990（4）：6-15.

［3］贺平，孙刚，王飞等.供热工程［M］，第四版.北京:中国建筑工业出版社，2009:252-253.

［4］石兆玉，李德英，王红霞.供热系统循环水泵传统设计思想亟待更新［C］\\2004年全国供热技术研讨会论文集，2004:18-27.

［5］石兆玉.供热系统分布式变频循环水泵的设计［J］.区域供热，2016（2）:1-5.