鄭震

(無(wú)錫市市政公用產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000)

0 引言

建設(shè)天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)集中供熱，取代效率低、能耗高、污染重的燃煤小鍋爐和小煤電廠，可以有效地節(jié)約能源、降低能耗、減少環(huán)境污染，具有十分顯著的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。熱網(wǎng)作為熱量的傳輸載體，其管徑設(shè)計(jì)和敷設(shè)形式直接影響到熱網(wǎng)工程的基建投資、運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為此，選擇一個(gè)最佳的管徑及管道敷設(shè)方案對(duì)節(jié)約投資，提高熱網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。本文以某燃?xì)鉄犭姀S為例，對(duì)其熱網(wǎng)主干管管徑的選取和敷設(shè)方式進(jìn)行對(duì)比分析。

1 項(xiàng)目概況

該熱網(wǎng)項(xiàng)目為某燃?xì)鉄犭姀S配套項(xiàng)目，電廠建設(shè)規(guī)模為2×230 MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，最大供熱能力為300 t/h，電廠建成后將替代一家燃煤小熱電廠和周邊燃煤小鍋爐作為新的熱源點(diǎn)。配套熱網(wǎng)主干管以此熱源點(diǎn)為起點(diǎn)，從廠圍墻外1 m接出，后沿道路架空或埋地敷設(shè)至燃煤小熱電廠，與其供熱主管貫通實(shí)現(xiàn)對(duì)外供熱，主干管總長(zhǎng)5.1 km。

2 熱負(fù)荷分析

根據(jù)熱用戶調(diào)研資料，燃?xì)怆姀S供熱范圍內(nèi)以常年性工業(yè)生產(chǎn)熱負(fù)荷為主，涉及的工業(yè)熱用戶共136家。目前主要以分散的燃煤小鍋爐和一家燃煤小熱電廠作為熱源對(duì)熱用戶進(jìn)行供熱。綜合考慮工業(yè)熱用戶用熱同時(shí)率、管道損失以及折算至電廠出口參數(shù)，經(jīng)折算，匯總得到熱負(fù)荷情況，詳見(jiàn)表1。

由表1可知，最大熱負(fù)荷為250 t/h，平均熱負(fù)荷為152 t/h，最小熱負(fù)荷為82 t/h。根據(jù)熱用戶供熱需求，供熱機(jī)組出口參數(shù)按壓力0.98 MPa、溫度295 ℃設(shè)計(jì)。

表1 熱負(fù)荷匯總情況 t/h

3 主干管管徑選取

3.1 管徑配置

根據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定，蒸汽管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)按照各用戶的最大流量之和乘以同時(shí)使用系數(shù)確定。按照上節(jié)匯總的最大、平均、最小熱負(fù)荷以及蒸汽參數(shù)，通過(guò)查閱蒸汽流量與管徑關(guān)系表，推薦熱網(wǎng)主干管管徑按2種配置方案進(jìn)行配置，見(jiàn)表2。

表2 管徑配置方案

3.2 管網(wǎng)水力計(jì)算及熱量損失估算

管網(wǎng)水力計(jì)算是為了保證熱用戶的用熱參數(shù)要求，滿足系統(tǒng)正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件而進(jìn)行的。針對(duì)上節(jié)管徑方案和熱負(fù)荷分布情況，將蒸汽流量、管徑、始端參數(shù)、管長(zhǎng)等數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)蒸汽水力計(jì)算軟件進(jìn)行運(yùn)算得到相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，即得到蒸汽的終端參數(shù)和熱量損失。具體計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表3和表4。

由表3、表4可知，在起始參數(shù)和管長(zhǎng)均相同的前提下，方案1在各工況的參數(shù)衰減程度和熱量損失均大于方案2，且終端參數(shù)不能夠完全滿足熱用戶需求。因此，從熱網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及供熱可靠性角度出發(fā)，選擇方案2管徑配置方式比較合適。

表3 管網(wǎng)水力計(jì)算結(jié)果

注：1.方案1、方案2管長(zhǎng)均為5 100 m；2.方案1最大、平均及最低負(fù)荷時(shí)均運(yùn)行DN800單管；3.方案2最大負(fù)荷時(shí)DN700和DN500同時(shí)運(yùn)行，平均負(fù)荷時(shí)運(yùn)行DN700單管，最低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行DN500單管。

表4 管網(wǎng)熱量損失估算結(jié)果

4 管網(wǎng)敷設(shè)方式分析

4.1 敷設(shè)方式

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于熱力管網(wǎng)的敷設(shè)方式主要有4種形式[2]：架空敷設(shè)；地下管溝敷設(shè)；地下直埋敷設(shè)；城市綜合管溝。其中架空敷設(shè)和埋地敷設(shè)為常見(jiàn)的2種敷設(shè)方式，本工程蒸汽管網(wǎng)敷設(shè)方式根據(jù)周邊環(huán)境、地理位置、地質(zhì)條件等，主要按以下2個(gè)方案設(shè)計(jì)。

方案1：DN700和DN500的管道全程采用埋地敷設(shè)，總工程量為埋地管道DN700和DN500總長(zhǎng)分別約5 100 m。

方案2：DN700和DN500的雙管，采用綠化帶低架空形式敷設(shè)，過(guò)路埋地敷設(shè)形式敷設(shè)，總工程量為架空管道DN700長(zhǎng)約4 000 m， DN500長(zhǎng)約4 000 m；埋地管道DN700長(zhǎng)約1 100 m，DN500長(zhǎng)約1 100 m。

4.2 方案比較

從安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，施工方便、維護(hù)和流量調(diào)節(jié)、建設(shè)成本等方面，對(duì)上述兩種敷設(shè)方案進(jìn)行比較分析見(jiàn)表5。由表5可知，從施工難易程度、維護(hù)、建設(shè)成本等方面來(lái)看方案2均優(yōu)于方案1。因此，在道路市政綜合管線允許的條件下優(yōu)先選擇方案2。

通過(guò)上述分析，本熱網(wǎng)工程主干管在管徑選取上采用管徑分別為DN700和DN500的雙管配置方式，即在低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行DN500單管、平均負(fù)荷時(shí)運(yùn)行DN700單管、滿負(fù)荷時(shí)運(yùn)行DN700和DN500雙管。在敷設(shè)方式上采用架空與埋地相結(jié)合的方式，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)踏勘，主干管沿道路旁敷設(shè)主要采用0.5 m高的低管墩敷設(shè)，過(guò)道路處主要采用高架跨越或直埋敷設(shè)，力求保證交通通暢及市容美觀，在農(nóng)田內(nèi)敷設(shè)時(shí)采用4 m高支架，以便農(nóng)民耕種。

表5 敷設(shè)方案比較

5 結(jié)束語(yǔ)

合理地選取熱網(wǎng)主干管管徑和敷設(shè)方式有利于提高熱網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。在管徑選取方面，管徑選取太大，熱網(wǎng)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)熱量損失較大，熱網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差。管徑選取太小，滿足不了最大供熱需要且壓損較大，影響熱網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在敷設(shè)形式方面，埋地敷設(shè)工程造價(jià)較高，檢修和維護(hù)難度較大。架空敷設(shè)工程造價(jià)較低，易于檢修和維護(hù)，在不影響市容的前提下優(yōu)先采用架空敷設(shè)。因此，根據(jù)不同的熱負(fù)荷工況和主干管路徑的實(shí)際情況，選擇最優(yōu)的管徑和合理的敷設(shè)方式，對(duì)減少前期投資、提高熱網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。