城市供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李 靜

（太原智博熱電工程設(shè)計(jì)有限公司， 山西 太原 03000）

1 工程概況

本工程的小區(qū)所在地區(qū)位于山西太原市，該小區(qū)占地面積為60萬m2，共包括甲、乙、丙、丁四個(gè)生活區(qū)以及一個(gè)動(dòng)力區(qū)，小區(qū)常住人口約為3.5萬。近年來，隨著人民生活質(zhì)量的提高，該小區(qū)的住宅標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，對(duì)其甲、丙兩個(gè)生活區(qū)進(jìn)行了重新規(guī)劃。經(jīng)規(guī)劃后，該小區(qū)占地總面積約為95萬m2，并對(duì)其的供熱系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。該小區(qū)供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)詳細(xì)闡述如下：

2 供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況

本小區(qū)供熱系統(tǒng)所采用的熱源為小區(qū)內(nèi)部所提供的 130℃/80℃的一次性熱水，在一次水管網(wǎng)的作用下到達(dá)小區(qū)的各個(gè)換熱站，經(jīng)換熱站后將95℃/70℃的二次熱水供給小區(qū)內(nèi)的每家每戶。其中，供熱站配備有 4臺(tái)熱水鍋爐，其主要作用是為整個(gè)小區(qū)提供熱負(fù)荷，確保小區(qū)的供水溫度為 130℃，回水溫度為 80℃；除此之外，供熱站內(nèi)還設(shè)有兩臺(tái)蒸汽鍋爐，為鍋爐房及生活區(qū)等提供1Mpa的飽和蒸汽[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該小區(qū)（生活區(qū)和動(dòng)力區(qū)）共有7個(gè)換熱站，均采用BB型不等截面板式換熱器。

3 供熱網(wǎng)管設(shè)計(jì)

3.1 供熱網(wǎng)管負(fù)荷計(jì)算

（1）蒸汽熱負(fù)荷計(jì)算

經(jīng)統(tǒng)計(jì)可得，液化石油氣站的蒸汽熱負(fù)荷值為2.5t/h，小區(qū)公用建筑的蒸汽熱負(fù)荷值為10t/h，供熱站蒸汽熱負(fù)荷值為7.5t/h。值得注意的是：在實(shí)際生活中小區(qū)的公共建筑和液化石油汽站可能同時(shí)使用蒸汽。因此，蒸汽管網(wǎng)按照二者同時(shí)使用計(jì)算。

（2）供暖熱負(fù)荷計(jì)算

小區(qū)內(nèi)所有換熱站的總供暖熱負(fù)荷量為 57951kW。重新規(guī)劃后小區(qū)的總面積為95萬m2。則該小區(qū)的平均熱負(fù)荷量為61W/m2。

3.2 供熱管網(wǎng)的敷設(shè)與布置

由于該小區(qū)有且僅有一個(gè)熱源，故小區(qū)供熱管網(wǎng)的需以枝狀的形式布置。該種布置方式具有成本低、操作簡(jiǎn)單以及管理方便的優(yōu)勢(shì)[2]。

小區(qū)內(nèi)的一次管網(wǎng)和二次管網(wǎng)均采用直埋的方式進(jìn)行保溫。將飽和蒸汽管線的內(nèi)層和外層均做特殊處理。其中，內(nèi)層涂耐高溫的復(fù)合硅酸鹽涂料，外層采用特殊材質(zhì)的泡沫塑料。采用直埋保溫可確保飽和蒸汽在管線上的溫度保持在 184℃以上，解決了以往的溫度必須小于150℃的問題[3]。

除此之外，小區(qū)內(nèi)鍋爐房采用熱力除氧，將軟化水采用蒸汽直接加熱后送至鍋爐中。液化氣站使用蒸汽的目的是當(dāng)氣溫相對(duì)燃?xì)庖夯瘯r(shí)加快燃?xì)獾臍饣?，保證每家每戶天然氣的正常供應(yīng)。小區(qū)內(nèi)醫(yī)院是使用蒸汽量最大的區(qū)域，主要用于食堂、消毒等。為了確保居民的生活安全，上述的凝水均不回收。

3.3 管道熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)

由于該小區(qū)內(nèi)的主供熱管道均敷設(shè)于主干道地下，加之居民區(qū)道路兩側(cè)均為建筑物且主供熱管道的口徑較大等客觀因素，導(dǎo)致循環(huán)水的熱損失[4]。為了日常的維修與管理，選用TB型波紋管熱補(bǔ)償器，并將其安置于供熱井內(nèi)。

3.4 管道保溫層厚度的設(shè)計(jì)

（1）熱水管道保溫層厚度設(shè)計(jì)

本次供熱方案中二次回水管和一次回水管的保溫材料均采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，且管道外層加設(shè)玻璃鋼。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)管道的口徑大于DN300時(shí)，玻璃鋼厚度為3.5mm；當(dāng)管道口徑小于DN300時(shí)，玻璃鋼厚度為2.5mm[5]。

本次供熱方案的一次供水管所采用的保溫材料為改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，且管道外層加設(shè)玻璃鋼。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)管道的口徑大于DN300時(shí)，玻璃鋼厚度為3.5mm；當(dāng)管道口徑小于DN300時(shí)，玻璃鋼厚度為2.5mm。

（2）蒸汽管道保溫層厚度設(shè)計(jì)

由于蒸汽管道中蒸汽壓力為1Mpa，溫度為184℃，僅依靠改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料無法達(dá)到蒸汽管道耐高溫的要求。故，蒸汽管道的敷設(shè)采用復(fù)合直埋技術(shù)。首先，在蒸汽管道表面涂抹硅酸鹽漿料的隔熱層，保證保溫層表面的溫度低于150℃，并在管道外層加設(shè)3.5mm的玻璃鋼。

經(jīng)綜合考慮得出：二次水管的保溫層的厚度為30mm；一次供水管、回水管保溫層厚度為40mm；蒸汽管道總保溫層厚度為40mm（第一層復(fù)合硅酸鹽保溫材料厚度為20mm，第二層改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料的厚度為20mm）。

3.5 管道固定支座的設(shè)計(jì)

（1）管道固定支座推力計(jì)算的注意事項(xiàng)

本次供熱方案中的管道采用直埋式，加之缺乏相應(yīng)的固定管承受推力的計(jì)算公式。因此，本方案中管道固定支座推力的計(jì)算只能參照空敷設(shè)管道固定支架推力的公式計(jì)算，而后對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

（2）固定支座的選型

采用固定支架具有施工簡(jiǎn)單、固定支架處保溫處理方便等優(yōu)勢(shì)。此外，根據(jù)管道固定支座的推力及管道孔徑大小得出固定支座的尺寸。注：當(dāng)同時(shí)存在有兩根管路時(shí)可選用聯(lián)合固定管墩。

4 換熱站的設(shè)計(jì)

該居民區(qū)內(nèi) 7個(gè)換熱站均相同，由于換熱站需為高層供暖。因此，供暖系統(tǒng)根據(jù)樓層的高低劃分為高區(qū)、低區(qū)供熱系統(tǒng)。其中，高區(qū)供熱系統(tǒng)主要針對(duì)15-25層換熱站，低區(qū)供熱系統(tǒng)主要針對(duì)15層以下的換熱站。此外，為確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，高區(qū)供熱系統(tǒng)和低區(qū)供熱系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。

考慮到換熱效率、可用面積小以及便于維護(hù)等客觀條件，所選用的換熱器的類型為不等截面板式換熱器。為方便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供熱調(diào)整，每臺(tái)換熱器的換熱面積需大于整個(gè)系統(tǒng)熱負(fù)荷的70%。

5 結(jié)束語

通過參與本工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及后期的配合施工，筆者有以下幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）在熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)，供熱管道所加設(shè)的波紋管補(bǔ)償器需在其兩端加設(shè)固定支架，以防止補(bǔ)償器在工作過程中由于手里不均勻而變形；

（2）當(dāng)供熱系統(tǒng)采用循環(huán)水泵時(shí)，需對(duì)水泵的入口壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保其滿足規(guī)定的壓力要求。

（3）若在供熱系統(tǒng)中選用不等截面板式換熱器，需在供暖后期對(duì)其進(jìn)行清理，避免換熱器堵塞，影響第二年的供暖。