蒸汽管網(wǎng)設計培訓

1、蒸汽熱網(wǎng)系統(tǒng)設計培訓文件蒸汽熱網(wǎng)系統(tǒng)設計培訓文件上?？迫A熱力管道有限公司上?？迫A熱力管道有限公司技術(shù)部技術(shù)部二一六年二月二一六年二月 主要內(nèi)容一、管網(wǎng)系統(tǒng)二、產(chǎn)品特點三、設計重點四、主要工具五、習題一、管網(wǎng)系統(tǒng)1.1 基本系統(tǒng)組成 熱網(wǎng)系統(tǒng)是連接熱源與終端熱用戶的熱介質(zhì)輸配系統(tǒng)。 熱網(wǎng)系統(tǒng)包括直管道（工作管及外套管）、彎頭、三通、大小頭、閥門、補償器、計量儀表、減溫減壓裝置等。 熱網(wǎng)附屬系統(tǒng)包括管道支架（滑動、導向、固定）、支墩（滑動、導向、固定） 、疏水裝置、波紋隔斷、排潮管、保溫結(jié)構(gòu)、防腐、桁架、套管（頂管）、懸索橋、斜拉索橋等。一、管網(wǎng)系統(tǒng)1.2 熱網(wǎng)系統(tǒng)與項目關(guān)系 熱網(wǎng)系統(tǒng)（供熱）是熱

2、電聯(lián)廠項目重要組成部分，是當前火力發(fā)電項目審核審批必須的構(gòu)成環(huán)節(jié)。 熱網(wǎng)系統(tǒng)（供熱）是天然氣分布式能源項目必須的重要組成部分，是分布式能源項目區(qū)域供熱、供冷介質(zhì)的輸送核心。 熱力專項規(guī)劃、熱網(wǎng)可行性研究報告、熱網(wǎng)項目建議書（技術(shù)方案） 熱負荷及水力計算 管網(wǎng)系統(tǒng)設計 投資估算及技經(jīng)分析 結(jié)論及建議二、產(chǎn)品特點2.1 直管 對于工作管從生產(chǎn)工藝要求的角度：當管徑DN200時，鋼管應選擇無縫鋼管；當管徑DN250時，鋼管一般選擇雙面埋弧焊螺旋焊縫鋼管。從材質(zhì)使用條件的角度：1）Q235A材質(zhì)適用于P1.6MPa t150；2）Q235B材質(zhì)適用于P2.5MPa t300；3）20號鋼材質(zhì)適用于P5

3、.9MPa t425；4）Q345材質(zhì)適用于P5.9MPa t450。 對于外套管當管徑DN200時，鋼管應選擇無縫鋼管；當管徑DN250時，鋼管應選擇雙面埋弧焊螺旋焊縫鋼管。二、產(chǎn)品特點 工作管設計選型：1）當設計P2.5MPa t300的蒸汽管道時，工作管應選擇Q235B的雙面埋弧焊螺旋焊縫鋼管，生產(chǎn)執(zhí)行標準GB/T9711-2011；2）當設計2.5MPaP5.9MPa 300t425的蒸汽管道時，工作管應選擇20號鋼的無縫鋼管；生產(chǎn)執(zhí)行標準GB/T8163-2008；3）當管徑DN200時，均應選擇20號鋼的無縫鋼管，生產(chǎn)執(zhí)行標準GB/T8163-2008；4）外套鋼管無縫鋼管生產(chǎn)執(zhí)行

4、標準為GB/T8163-2008，螺旋鋼管生產(chǎn)執(zhí)行標準為SY/T5037-2000。二、產(chǎn)品特點 直管選擇注意事項：1）當設計管徑DN600，設計溫度300時，管道不宜選擇20號鋼的無縫鋼管，應選擇20號鋼或Q345的雙面埋弧焊螺旋焊縫鋼管；2）城鎮(zhèn)供熱行業(yè)相關(guān)規(guī)范適用條件均為： GB2 蒸汽介質(zhì)：P1.6MPa t350； 熱水介質(zhì)：P2.5MPa t200； 當設計參數(shù)超過此范圍時，設計必須遵循相應符合要求規(guī)范，如： 工業(yè)金屬管道設計規(guī)范 GB 50316-2000(2008版)； 壓力管道 工業(yè)管道規(guī)范GB/T 20801-2006. GC23)外套鋼管宜選擇雙面埋弧螺旋焊縫鋼管。4)雙

5、面埋弧螺旋焊縫鋼管生產(chǎn)執(zhí)行標準GB/T9711-2011與SY/T5037-2000最大的區(qū)別在于螺旋焊縫的無損檢測，即GB/T9711-2011要求所有焊縫100%X射線檢測，SY/T5037-2000要求焊縫按比例抽檢。二、產(chǎn)品特點壁厚選擇：二、產(chǎn)品特點2.2 彎頭 蒸汽管網(wǎng)設計常用的彎頭為無縫熱壓彎頭(等徑)，生產(chǎn)執(zhí)行標準為鋼制對焊無縫管件GB/T12459-2005； 無縫彎頭規(guī)格由DN15DN800； 蒸汽管網(wǎng)設計常用大口徑彎頭為直縫彎頭，生產(chǎn)執(zhí)行標準為鋼板制對焊管件GB/T13401-2005； 直縫彎頭的規(guī)格由DN150DN1200 等徑彎頭分為90、45的長半徑彎頭和短半徑彎頭

6、，其標示方式分別為 90E(L)、45E(L)、90E(S)、45E(S)； 例如：90E(L)-600-ScH40二、產(chǎn)品特點 彎頭還包括長半徑異徑彎頭、長半徑180彎頭和短半徑180彎頭，詳見GB/T12459及GB/T13401； 彎頭壁厚的選擇：1）彎頭壁厚通常要求比所連接的直管道壁厚厚至少1mm；2）彎頭壁厚要求必須正偏差；3）無縫彎頭還可以用ScH STD 和XS壁厚等級進行表示，其中： ScH =(P/)1000，即設計壓力與設計溫度下材料基本需用應力的比值乘以1000，經(jīng)圓整后的數(shù)值，帶S的表號為不銹鋼管； STD為標準壁厚等級系列； XS、XXS為加厚壁厚系列等級，詳見GB/

7、T12459-2005附錄B 表B.1。二、產(chǎn)品特點 高溫熱水管網(wǎng)采用的大曲率半徑彎頭通常采用熱煨彎彎管，材質(zhì)通常為20號鋼，生產(chǎn)執(zhí)行標準為油氣輸送用鋼制感應加熱彎管SY/T5257-2012。 熱水管網(wǎng)彎頭曲率半徑通常為R=3D R=4D R=6D等。 設計選型： 當管徑DN800時，蒸汽管到彎頭選用20號鋼無縫彎頭，生產(chǎn)執(zhí)行標準為GB/T12459-2005； 當管徑DN900時，蒸汽管道彎頭選用20號鋼直縫彎頭，生產(chǎn)執(zhí)行標準為GB/T13401-2005； 二、產(chǎn)品特點2.3 三通、大小頭 三通包括異徑三通和等徑三通，其中GB/T12459-2005生產(chǎn)標準最大口徑可以做到DN800，分

8、支管徑一般為主管徑的一半再小一號的規(guī)格，例如主管徑為DN800，三通分支管最小只能做到DN350；GB/T13401-2005生產(chǎn)標準最大口徑可以做到DN1200，三通分支管最小做到DN550(DN600)。 大小頭即異徑管，包括同心異徑管和偏心異徑管，輸送介質(zhì)為蒸汽時宜選用底平偏心異徑管；輸送介質(zhì)為水時，宜選用頂平偏心異徑管。 從實際生產(chǎn)角度考慮，對于直埋保溫管，異徑管均應選擇同心異徑管，合理設置疏水管和放氣管。 大小頭的設計選型參考GB/T12459及GB/T13401。二、產(chǎn)品特點2.4 閥門 蒸汽管網(wǎng)常用的閥門有閘閥、截止閥和蝶閥。 閘閥：流體阻力小、啟閉省力、可雙向流動、全開時密封面

9、不易沖刷損失、密封性好等優(yōu)點。但有閥桿高度較高、閥體體大且較重、占用空間大等缺點。二、產(chǎn)品特點截止閥：開啟高度小、制造簡易、維修方便、耐用等優(yōu)點，但有閥體長度交閘閥長、流體阻力大、長期運行密封可靠性不強等缺點。二、產(chǎn)品特點蝶閥：結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省材料、節(jié)省安裝空間、開關(guān)迅速省力、流體阻力小，可用于切斷和節(jié)流，但密封性相對較差，安裝有方向和方位要求等缺點。二、產(chǎn)品特點蒸汽管網(wǎng)設計通常選擇焊接連接且無盤根的截止閥或者閘閥，其中口徑大于等于DN50的選用閘閥，口徑小于DN50的選用截止閥，若選用蝶閥，應選用偏心硬質(zhì)密封蝶閥。球閥密封性能好，體積較小，可做到較大口徑，但使用溫度不宜超過150，故常用于高溫

10、熱水管網(wǎng)的關(guān)斷閥。二、產(chǎn)品特點2.5 補償器蒸汽熱網(wǎng)常用的補償器有波紋補償器、旋轉(zhuǎn)補償器、大拉桿補償器等。蒸汽直埋管網(wǎng)常用的波紋補償器為軸向型波紋補償器，軸向型波紋補償器又分為軸向內(nèi)壓波紋補償器和軸向外壓波紋補償器。蒸汽架空管網(wǎng)可能用到的波紋補償器為橫向大拉桿波紋補償器。旋轉(zhuǎn)補償器是目前蒸汽管網(wǎng)上應用最多最廣泛的一種補償器，應用于架空管網(wǎng)較為普遍，在直埋管網(wǎng)中的應用逐漸增多。球形補償器在空間條件相對緊張?zhí)帒?。軸向波紋補償器：1）軸向內(nèi)壓波紋補償器二、產(chǎn)品特點軸向內(nèi)壓波紋補償器，波紋受擠壓而軸向長度減小來補償熱膨脹，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，造價較低，缺點是容易失穩(wěn)，軸向剛度大，補償量相對較小。2）

11、軸向外壓波紋補償器二、產(chǎn)品特點軸向外壓波紋補償器，波紋受拉伸而軸向長度增加來補償熱膨脹，缺點是結(jié)構(gòu)相對復雜，波紋直徑較大，造價較高，優(yōu)點是穩(wěn)定性好，軸向剛度相對較小，補償量相對較大。波紋補償器有一個共同的缺點就是有盲板力的存在。波紋補償器設計選型： 當選用波紋補償器是，應選擇軸向外壓波紋補償器，波紋材質(zhì)應選擇304L不銹鋼，接管材質(zhì)應與直管道材質(zhì)相同，設計壓力宜比管道設計壓力高一個壓力等級。 設計選型時，需要注明管徑、補償量、波紋材質(zhì)和設計壓力。二、產(chǎn)品特點4）旋轉(zhuǎn)補償器： 旋轉(zhuǎn)補償器是一種新型的管道補償器，其通過同軸的兩個鋼制圓筒的同軸轉(zhuǎn)動來吸收熱膨脹，并通過密封填料和法蘭盤來對其進行密封，

12、結(jié)構(gòu)簡單，補償量大，并且沒有盲板力，運行安全維護簡單方便，實際應用的效果非常好。 旋轉(zhuǎn)角度，短臂長度，布置形式是旋轉(zhuǎn)補償器設計的三個重點。二、產(chǎn)品特點 5）減溫減壓裝置即減壓閥門和噴水減溫泵及管路閥門系統(tǒng)，是當送達用戶的介質(zhì)溫度和壓力均超過用戶接受的要求時進行設置的，一般靠近熱源的低溫低壓用戶需要設置。 6）計量儀表（計量間）的布置根據(jù)用戶的要求和實際情況進行，計量儀表的選型有自控專業(yè)進行選型，計量間的管道設備布置應由熱動專業(yè)負責完成。 計量間內(nèi)管道設備布置時，應根據(jù)計量表等設備的要求合理布置，盡可能根據(jù)用戶現(xiàn)場實際情況減小計量間的尺寸。二、產(chǎn)品特點2.6 保溫材料 1、硅酸鋁針刺毯： 1）導

13、熱系數(shù)，Tm=70時=0.056W/mK，Tm=500時=0.056W/mK； 2）常用密度，=100130kg/m3； 3）渣球含量，粒徑0.21mm，含量15%； 4）使用溫度，最高耐溫約1200，推薦使用溫度700800； 5）外觀，白色偏暗，厚度40mm60mm； 6）應用形式，通常作為高溫設備管道的內(nèi)層保溫材料，用以降低界面溫度。二、產(chǎn)品特點2.6 保溫材料 2、超細玻璃棉： 1）導熱系數(shù)，Tm=25時=0.032W/mK，Tm=70時=0.38W/mK； 2）常用密度，=3850kg/m3，通常采用48kg/m3； 3）纖維直徑，d5m，（通常要求5.5m）； 4）使用溫度，最高耐

14、溫約420，推薦使用溫度350； 5）外觀，淡黃色，厚度30mm50mm。 6）應用形式，用于各種形式的熱網(wǎng)管道的保溫層。注意：國內(nèi)超細玻璃棉質(zhì)量最好最穩(wěn)定、規(guī)模最大的廠家為美國歐文斯科寧品牌，當前熱網(wǎng)玻璃棉名稱為“熱網(wǎng)專用高溫玻璃棉”，價格約為400500元/m3。二、產(chǎn)品特點2.6 保溫材料 3、納米絕熱保溫氈（二氧化硅氣凝膠）： 1）導熱系數(shù)，Tm=25時0.018W/mK，Tm=350時=0.03W/mK； 2）常用密度，=2002kg/m3； 3）吸水率，憎水型較好，吸水率0.01%； 4）使用溫度，最高耐溫約650，推薦使用溫度400； 5）外觀，白色，厚度3mm、6mm、10mm

15、； 6）應用形式，多蒸汽直埋保溫管道的內(nèi)層保溫材料，或者對空間要求極高的管道保溫結(jié)構(gòu)設計。二、產(chǎn)品特點2.6 保溫材料 4、硬質(zhì)聚氨酯泡沫 1）導熱系數(shù)，Tm=25時0.0275W/mK，Tm=70時=0.034W/mK； 2）常用密度，=602kg/m3、抗壓強度P0.3MPa； 3）閉孔率，憎水型較好，閉孔率88%； 4）使用溫度，最高耐溫120，推薦使用溫度110； 5）外觀，淡黃色，發(fā)泡成型，厚度不宜小于20mm； 6）應用形式，高溫熱水管網(wǎng)和空調(diào)水管網(wǎng)的保溫和架空成品蒸汽保溫管的外層保溫材料。注意：根據(jù)城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道技術(shù)規(guī)程 CJJ104-2013的規(guī)定，雙層保溫結(jié)構(gòu)設計時，外

16、層保溫材料的設計使用溫度應為最高使用溫度的0.8倍。二、產(chǎn)品特點2.6 保溫材料 5、微孔硅酸鈣瓦塊 1）導熱系數(shù)，Tm=70時0.06W/mK； 2）常用密度，=20010kg/m3； 3）抗壓強度，0.4MPa； 4）使用溫度，最高耐溫650，推薦使用溫度550； 5）外觀，硅酸鈣材料澆筑而成，厚度與口徑大小有關(guān)； 6）應用于要求采用硬質(zhì)保溫材料的保溫管和成品架空保溫管道設計二、產(chǎn)品特點3.1 設計輸入 進行蒸汽管網(wǎng)設計，必須具有足夠的資料才能開展相應的設計，具體需要有的資料如下：1、熱負荷資料，即熱用戶需要的介質(zhì)參數(shù)，如溫度、壓力、流量等，是熱網(wǎng)設計的前提基礎資料，客戶直接指定管徑的需要

17、核算是否滿足溫度壓力要求，至少核算100%設計流量和50%設計流量的工況；2、工程勘察資料，要開展設計工作必須要獲得項目所在區(qū)域的地形圖、地下管線現(xiàn)狀物探圖和地質(zhì)勘察資料,如果是配套道路同步實施的熱網(wǎng)項目；3、政府文件，如規(guī)劃路由或規(guī)劃紅線，作為管道定位的主要依據(jù)；4、客戶要求，如計量方式、集控方式或特定材料的選用等；5、了解現(xiàn)場，設計人員應當對管道路由應全程實地踏勘，充分了解。三、設計重點3.2 管道布置1、管道應平行于道路（中心線）直線布置，在同一段道路之間應道只占一個斷面，盡量不要與道路中心線有夾角；2、道路有一定弧度時，管道應道按照布置特點盡量均勻布置折角，保持大體與道路中心線平行；3

18、、折角應盡量靠近固定支架，波紋補償器12米范圍內(nèi)禁止出現(xiàn)折角；4、三通應盡量布置在固定支架附近，當三通與固定支架之間不標示距離時即視為三通緊靠固定支架；5、管道布置應盡量結(jié)合走向設置自然補償管段和旋轉(zhuǎn)補償器；6、管道布置（尤其是直埋蒸汽管道）應設置必要的坡度和低點疏水；7、道自然補償處的直埋管外套管必須考慮預留足夠的膨脹而擴大的區(qū)域 。三、設計重點3.3 支架布置1、管道支架布置間距應根據(jù)跨距計算確定；2、波紋補償器兩側(cè)導向支架布置的間距應符合補償?shù)陌惭b要求；3、旋轉(zhuǎn)補償器兩側(cè)第4個支架以內(nèi)不應布置導向支架，其余應每隔3、4個跨距設置一個導向支架；4、水平直角管道彎頭兩側(cè)的支架之間的展開長度不

19、應大于正?？缇嗟?.73倍；5、滑動支架應選擇聚四氟乙烯或者不銹鋼板作為滑動材料，此時摩擦系數(shù)可以取0.1，鋼板與鋼板之間的摩擦系數(shù)去0.3；6、滾軸式支架取的摩擦系數(shù)為0.1，實際會小于0.1；7、直埋管道工作管有橫向位移處應設置平面滑動支架；三、設計重點3.4 補償段設置1、軸向波紋補償器應根據(jù)設計溫度進行合理布置，一般情況，管徑DN150，一個補償段間距宜為38.5米；DN200管徑DN500，一個補償段長度宜為51米；DN600管徑，一個補償段以為63米，補償器靠近一側(cè)固定支架；2、旋轉(zhuǎn)補償器對稱布置時，一般位于一個補償段的正中間，一般情況，蒸汽管道旋轉(zhuǎn)補償器的一個補償段宜為250米至

20、300米，補償間距不宜過大，其他多種旋轉(zhuǎn)補償器安裝方法詳見旋轉(zhuǎn)補償器安裝情況說明。三、設計重點3.5 其他布置1、埋地管道每隔150米至200米需設置一組波紋隔斷來隔斷保溫空腔，并設置一組排潮管道，排潮管應當一高一低，并與另組的排潮管設置在一起，高低設置，如采用隔段式固定支架可不另設波紋隔斷。2、排潮管地下部分應采用保溫防腐措施；3、地點和垂直上翻的彎頭前端應設置疏水裝置，管網(wǎng)末端及用戶端易產(chǎn)生凝結(jié)水段應設置經(jīng)常疏水，其他設置啟動疏水即可；4、埋地管道疏水系統(tǒng)應由疏水管、疏水井（疏水閥及疏水器）和冷卻井組成；5、架空支架必須根據(jù)熱膨脹的方向考慮與偏裝量并對；6、每一張平面布置圖中均應有指北針或

21、者風向標。三、設計重點3.6 設計計算1、管徑的確定，應根據(jù)熱源及用戶的流量、溫度、壓力要求進行水力計算，同時確定管道保溫結(jié)構(gòu)的厚度數(shù)據(jù)；2、跨距的確定，根據(jù)公式計算設計條件同時滿足強度和剛度條件要求的管道支架的間距，確定架空及直埋管道直管段兩支架的間距。3、支架受力計算，對于架空敷設的蒸汽管道，應對滑動支架、導向支架和固定支架分別進行三個方向的受力計算，并應考慮適當?shù)陌踩禂?shù)，作為結(jié)構(gòu)設計提資的必須資料；直埋管道如有波紋補償器必須對主固定墩進行受力計算，著重考慮波紋補償器的盲板力；支架垂直力計算時應考慮其中一個支架支撐失效而將其荷載加至其兩側(cè)的支架的情況；4、補償計算，補償器的補償量和自然補

22、償（L型、Z型及空間型）的核算，關(guān)鍵、特殊部位必須應用專業(yè)軟件建模進行應力驗算。三、設計重點4.1 手冊類 1、城市供熱規(guī)劃技術(shù)要求、城市供熱規(guī)劃內(nèi)容深度； 2、市政公用工程設計文件編制深度規(guī)定；2004年 3、動力管道設計手冊 機械工業(yè)出版社2006年版； 4、旋轉(zhuǎn)補償器安裝說明書； 5、各產(chǎn)品廠家的產(chǎn)品選型手冊等；四、常用工具4.2 規(guī)范類 1、設計規(guī)范、規(guī)程類 1）城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范 CJJ34-2010; 2）城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設計規(guī)范CJJ105-2005; 3）城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道技術(shù)規(guī)程 CJJ104-2005； 4）城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程 CJJ/T81-2013; 5）工業(yè)金屬管道設計規(guī)范 GB50316-2000（2008版）； 6）壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 GB20801-2006； 7）工業(yè)設備及管道絕熱工程設計規(guī)范GB50264-2013。四、常用工具4.2 規(guī)范類 2、施工及驗收規(guī)范類 1）城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗收規(guī)范 CJJ28-2004; 2）工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范GB50235-2010; 3）工業(yè)金屬管道工程施