单元12供热管网的布置与敷设

LOGO供热工程GONGREGONGCHENG武汉理工大学出版社单元12供热管网的布置与敷设单元12供热管网的布置与敷设【知识目标】1.了解供热管道的布置形式、管网的平面布置原则以及供热管道的敷设要求；2.了解供热管道的排水、放气与疏水装置，管道的检查室及平台；3.掌握管道的热膨胀及补偿器、管道支座的布置原则；4.了解室外供热管网平面图与纵剖面图的组成、要求与绘制方法。【能力目标】1.能进行供热管网的平面布置及敷设方式的选择；2.能进行供热管网补偿器及管道支座的确定；3.具有绘制实际工程供热管网平面图与纵剖面图的能力。目录课题1供热管网的布置原则课题2供热管网的敷设方式12课题3供热管道热膨胀及其补偿器3课题4管道支座（架）课题5供热管网的附属设施45课题6管道和设备的保温与防腐6课题7室外供热管网施工图7课题1供热管网的布置原则集中供热系统中，供热管道把热源与用户连接起来，将热媒输送到各个用户。管道系统的布置型式取决于热媒（热水或蒸汽）、热源（热电厂或区域锅炉房等）与热用户的相互位置和热用户的种类、热负荷大小和性质等。供热管网分成环状管网和枝状管网，枝状管网如图12-1所示，供热管网的管道直径随着与热源距离的增加而减小，且建设投资小，运行管理比较简便。但枝状管网没有备用功能，供热的可靠性差，当管网某处发生故障时，在故障点以后的热用户都将停止供热。12.1.1供热管网的布置形式图12-1枝状管网课题1供热管网的布置原则环状管网如图12-2所示，供热管道主干线首尾相接构成环路，管道直径普遍较大，环状管网具有良好的备用功能，当管路局部发生故障时，可经其他连接管路继续向用户供热，甚至当系统中某个热源出现故障不能向热网供热时，其他热源也可向该热源的网区继续供热，管网的可靠性好，环状管网通常设两个或两个以上的热源。由于城市集中供热管网的规模较大，故从结构层次上又将管网分为一级管网和二级管网。一级管网是连接热源与区域热力站的管网，又称为输送管网；二级管网以热力站为起点，把热媒输配到各个热用户的热力引入口处，又称为分配管网。一级管网的形式代表着供热管网的形式，如果一级管网为环状，就将供热管网称为环状管网；若一级管网为枝状，就将供热管网称为枝状管网。二级管网基本上都是枝状管网，将热能由热力站分配到一个或几个街区的建筑物内。课题1供热管网的布置原则图12-2环状管网1-级管网；2-热力站；3-使热网具有备用功能的跨接管；4-使热源具有备用功能的跨接管课题1供热管网的布置原则供热管网的平面布置就是选定从热源到用户之间管道的走向和平面管线位置，又叫管网定线。供热管网的平面布置应根据城市或厂区的总平面图和地形图，用户热负荷的分布，热源的位置，以及地上、地下构筑物的情况，供热区域的水文地质条件等因素遵守下述原则确定。（1）技术上可靠。（2）经济上合理。（3）注意对周围环境的影响。供热管网定线后标注在供热区域地形平面图上。12.1.2供热管网的平面布置课题1供热管网的布置原则backbackbackback供热管网的敷设方式分地上敷设和地下敷设两大类，地上敷设是将供热管道敷设在地面上独立的或桁架式的支架上，又称架空敷设。地下敷设分为地沟敷设和直埋敷设，地沟敷设是将管道敷设在地下管沟内，直埋敷设是将管道直接埋设在土壤里。12.2.1.1低支架敷设在不妨碍交通，不影响厂区扩建的地段可采用低支架敷设。低支架敷设大多沿工厂围墙或平行公路、铁路布置，管道保温结构底部距地面的净高不小于0.3米，以防雨、雪的侵蚀。支架一般采用毛石砌筑或混凝土浇注，如图12-3所示。12.2.1地上敷设课题2供热管网的敷设方式图12-3低支架敷设图12-4中支架敷设课题2供热管网的敷设方式12.2.1.2中支架敷设在人行频繁，非机动车辆通行的地方采用。如图12-4所示，中支架敷设的管道保温结构底部距地面的净高为2.5～4.0米，支架一般采用钢筋混凝土浇（或）预制或钢结构。12.2.1.3高支架敷设在管道跨越公路或铁路时采用。如图12-5所示，高支架敷设的管道保温结构底部距地面的净高为4.5～6.0米，支架通常采用钢结构或钢筋混凝土结构。地上敷设的管道不受地下水位和土质的影响，使用寿命长，管道坡度易于保证，所需的放水、排气设备少，可充分使用工作可靠、构造简单的方形补偿器，且土方量小，维护管理方便，但占地面积大，管道热损失大，不够美观。课题2供热管网的敷设方式将管道敷设在地沟内，使管道不受外力的作用和水的侵袭，保护管道的保温结构，并使管道能自由伸缩。管道的地沟底板采用素混凝土或钢筋混凝土结构，沟壁采用砖砌结构或毛石砌筑，地沟盖板为钢筋混凝土结构。供热管道的地沟按其功用和结构尺寸，分通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。12.2.2.1通行地沟通行地沟是工作人员可自由通过，并能保证检修、更换管道等操作的地沟。其土方工程量大，建设投资高，仅在特殊或必要场合采用。通行地沟的净高不低于1.8m，人行通道净宽不小于0.6m，如图12-6所示。课题2供热管网的敷设方式12.2.2地沟敷设图12-6通行地沟课题2供热管网的敷设方式12.2.2.2半通行地沟半通行地沟是工作人员能弯腰行走，进行一般管道维修工作的地沟。地沟净高不小于1.4m，人行通道净宽不小于0.5~0.7m，如图12-7所示。半通行地沟，每隔60m应设置一个检修出入口。半通行地沟敷设的有关尺寸见相关规范规定。12.2.2.3不通行地沟不通行地沟，人员不能在沟内通行，其断面尺寸以满足管道施工安装要求来决定，如图12-8所示。管道的中心距离，应根据管道上阀门或附件的法兰盘外缘之间的最小操作净距离的要求确定。当沟宽超过1.5m时，可考虑采用双槽地沟。课题2供热管网的敷设方式图12-7半通行地沟图12-8不通行地沟课题2供热管网的敷设方式直埋敷设是将管道直接埋设在土壤里，管道保温结构外表面与土壤直接接触的敷设方式。在供热管网中，直埋敷设最多采用的方式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密粘结在一起，形成整体式的预制保温管结构型式，如图12-9所示。整体式预制保温管直埋敷设与地沟敷设相比有如下特点：（1）不需要砌筑地沟，土方量及土建工程量减小，管道可以预制，现场安装工作量减少，施工进度快，可节省供热管网的投资费用。（2）整体式预制保温管严密性好，水难以从保温材料与钢管之间渗入，管道不易腐蚀。（3）预制保温管受到土壤摩擦力约束的特点，实现了无补偿直埋敷设方式。在管网直管段上可以不设置补偿器和固定支座，简化了系统，节省了投资。课题2供热管网的敷设方式12.2.3直埋敷设(5）聚氨酯保温材料导热系数小，供热管道的散热损失小于地沟敷设。（6）预制保温管结构简单，采用工厂预制，易于保证工程质量。图12-9预制保温管直埋敷设1—钢管2—聚氨酯硬质泡沫塑料保温层3—高密度聚乙烯保护外壳课题2供热管网的敷设方式供热管道升温时，由于热伸长或温度应力的作用而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力或作用在阀件、支架结构上的作用力。管道受热的自由伸长量可按下式计算：——管道的热伸长量（m）；——管道的线膨胀系数，一般取=0.012[mm／(m·℃)]；——管壁最高温度，可取热媒的最高温度（℃）；——管道安装时的温度，在温度不能确定时，取最冷月平均温度（℃）；——计算管段的长度（m）。课题3供热管道热膨胀及其补偿器LttX)(21X1t2tL供热管道采用的补偿器种类很多，主要有自然补偿器、方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器等，前三种是利用补偿材料的变形来吸收热伸长的，后两种是利用管道的位移来吸收热伸长的。（1）自然补偿器自然补偿器是利用管道自然转弯构成的几何形状所具有的弹性来补偿管道的热膨胀，使管道应力得以减小。常见的自然补偿器有L型、Z型自然补偿器，如图12-10所示。为简化计算，常用线算图来确定L型补偿器的短臂长度和Z型补偿器的中间臂长度。图12-11是L型弯管段自然补偿线算图。图12-12是Z型弯管段自然补偿线算图。课题3供热管道热膨胀及其补偿器图12-10L形、Z形自然补偿器(a)L形自然补偿器；(b)Z形自然补偿器课题3供热管道热膨胀及其补偿器图12-11L形弯管段自然补偿器图12-12Z形弯管段自然补偿器课题3供热管道热膨胀及其补偿器（2）方形补偿器方形补偿器通常是由四个90°无缝钢管煨弯或机制弯头构成的U型补偿器，依靠弯管的变形来补偿管段的热伸长。方形补偿器制造安装方便，不需要经常维修，补偿能力大，作用在固定点上的推力(即补偿器的弹性力)较小，可用于各种压力和温度条件，缺点是补偿器外形尺寸大，占地面积多。为了提高补偿器的补偿能力(或减少其位移量)常采用预先冷拉的办法，一般预拉伸量为管道伸长量的50％，在极限情况下，其补偿能力可比无预拉时提高一倍。图12-13是计算钢制方形补偿器的线算图。图12-14是方形补偿器的类型图。课题3供热管道热膨胀及其补偿器图12-13方型补偿器线算图课题3供热管道热膨胀及其补偿器图12-14方型补偿器的类型课题3供热管道热膨胀及其补偿器（3）套筒补偿器套筒补偿器是由填料密封的套管和外壳管组成的，两者同心套装并可轴向补偿，有单向和双向两种形式，图12-15是单向套筒补偿器。套筒与外壳体之间用填料圈密封，填料被紧压在端环和压盖之间，以保证封口紧密。填料采用石棉夹铜丝盘根，更换填料时需要松开压盖，维修方便。套筒补偿器的补偿能力大，一般可达250～400mm，占地小，介质流动阻力小，造价低，适用于工作压力小于或等于1.6MPa，工作温度低于300℃的管路上，补偿器与管道采用焊接连接。课题3供热管道热膨胀及其补偿器图12-15单向套筒补偿器1-套管；2-前压兰；3-壳体；4-填料圈；5-后压兰；6-防脱肩；7-T形螺栓；8-垫圈；9-螺母；课题3供热管道热膨胀及其补偿器（4）波纹管补偿器波纹管补偿器是用多层或单层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的管状补偿设备。图12-16所示的是供热管道上常用的轴向型波纹管补偿器。这种补偿器体积小，重量轻，占地面积和占用空间小，易于布置，安装方便。波纹管补偿器具有良好的密封性能,不需要进行维修，承压能力和工作温度较高，但其补偿能力小，价格也较高。为使轴向波纹管补偿器严格地按管道轴向热胀或冷缩，补偿器应靠近一个固定支架设置，并设置导向支座，导向支座宜采用整体箍住管子的方式以控制横向位移和防止管子纵向变形。常用的轴向波纹管补偿器通常都作为标准的管配件，用法兰或焊接的形式与管道连接。课题3供热管道热膨胀及其补偿器图12-16轴向型波纹管补偿器1-导流管；2-波纹管；3-限位拉杆；4-限位螺母；5-端管课题3供热管道热膨胀及其补偿器（5）球形补偿器球形补偿器如图12-17所示。球形补偿器具有很好的耐压和耐温性能，能适应230℃的高温和0.4MPa的压力，使用寿命长，运行可靠，占地面积小，基本上无需维修，补偿能力大。工作时变形应力小，减少了对支座的要求。图12-17球型补偿器课题3供热管道热膨胀及其补偿器backbackbackback管道支架的作用是支承管道，有的也限制管道的变形和位移。根据支架对管道的制约情况，分为活动支架和固定支架。支承管道且允许管道有位移的支架称为活动支架。活动支架的类型较多，有滑动支架、导向支架、滚动支架、吊架等。课题4管道支座（架）12.4.1活动支架12.4.1.1滑动支架滑动支架的主要承重构件是横梁，管道在横粱上可以自由移动。不保温管道用低支架安装，保温管道用高支架安装。（1）低支架用在不保温管道上，按其构造型式又分为卡环式和弧形滑板式两种。图12-18所示卡环式，用圆钢煨制U形管卡，管卡不与管壁接触，一端套丝固定，另一端不套丝；图12-19所示弧形滑板式，在管壁与支承结构间垫上弧形板，并与管壁焊接，当管子伸缩时，弧形板在支承结构上来回滑动。(2)高支架高支架用在保温管道上，焊在管道上的高支座在支承结构