河南城院供熱工程課件第11章 供熱管道的敷設(shè)和保溫

第十一章

供熱管道的敷設(shè)和保溫

集中供熱系統(tǒng)的供熱管網(wǎng)是由將熱媒從熱源輸送和分配到各熱用戶的管線系統(tǒng)所組成。供熱管線的敷設(shè)

供熱管線的構(gòu)造包括：供熱管道及其附件、保溫結(jié)構(gòu)、補(bǔ)償器、管道支座以及地上敷設(shè)的管道支架、操作平臺(tái)和地下敷設(shè)的地溝、檢查室等構(gòu)筑物。

地下敷設(shè)地上敷設(shè)

第一節(jié)供熱管網(wǎng)布置第二節(jié)室外供熱管道的敷設(shè)方式第三節(jié)管道及其供熱管附件第四節(jié)補(bǔ)償器及選擇計(jì)算第五節(jié)管道支座(架)

第六節(jié)檢查室與操作平臺(tái)第七節(jié)供熱管道的保溫及其熱力計(jì)算第一節(jié)供熱管網(wǎng)布置

供熱管網(wǎng)的布置有兩項(xiàng)內(nèi)容:

其一為平面布置，即選定合理的管網(wǎng)形式及供熱管線的平面位置（即“定線”）確定。其二為管網(wǎng)的埋深或架空高度、坡度、坡向的縱向布置。一、供熱管道平面布置的類(lèi)型

輸熱管道平面布置圖示與熱媒種類(lèi)、熱源與用戶間的相互位置及熱負(fù)荷的變化特征有關(guān)。主要有枝狀和環(huán)狀兩大類(lèi)。因?yàn)檎羝麩嵊脩舯容^集中，分布區(qū)域較小，故蒸汽供熱管道經(jīng)常設(shè)計(jì)成枝狀。

對(duì)于小型的熱水管網(wǎng)，其熱水主干管的管徑不大，且熱源位于供熱區(qū)域的中心地帶時(shí)，可以做成枝狀。這種管網(wǎng)當(dāng)然無(wú)供熱的后備性能。當(dāng)城市大，需建造中型或大型熱水管網(wǎng)時(shí)，為了提高熱網(wǎng)的后備性，可以做成環(huán)狀管網(wǎng)。

枝狀管網(wǎng)比較簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，運(yùn)行管理較方便，它的管徑隨著熱源距離的增加而減小。其缺點(diǎn)是沒(méi)有供熱的后備性能；即當(dāng)網(wǎng)路上某處發(fā)生事故時(shí)，在損壞地點(diǎn)以后的所有用戶，供熱均被斷絕。

這種熱水管網(wǎng)通常做成兩級(jí)型式，第一級(jí)為熱水主干線，作成環(huán)狀；第二級(jí)為用戶的分布管網(wǎng)，仍作成枝狀。兩級(jí)管網(wǎng)通過(guò)集中熱力站直接或間接連接。環(huán)狀管網(wǎng)的旁通管，在正常工作情況下，可以設(shè)計(jì)成開(kāi)啟閥門(mén)與關(guān)閉閥門(mén)兩類(lèi)。環(huán)狀管網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)是具有供熱的后備性能；但它往往比枝狀網(wǎng)路的投資和鋼材消耗都大得多。二、供熱管道定線原則確定供熱管道在平面上的位置叫“定線”。定線工作主要以廠區(qū)或街區(qū)的總平面布置，建筑區(qū)域的氣象、水文、地質(zhì)、地形以及地上、地下的建筑物和構(gòu)筑物（鐵路、公路、其他管道、電纜等設(shè)施）的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃作為依據(jù)。要考慮到熱網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、合理，施工和維修管理方便等因素。第二節(jié)室外供熱管道的敷設(shè)方式

室外供熱管網(wǎng)是集中供熱系統(tǒng)中投資份額較大，施工最繁重的部分。合理地選擇供熱管道的敷設(shè)方式以及做好管網(wǎng)的定線工作，對(duì)節(jié)省投資、保證熱網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行和施工維修方便等，都有重要的意義。供熱管道敷設(shè)是指將供熱管道及其附件按設(shè)計(jì)條件組成整體并使之就位的工作。供熱管道的敷設(shè)形式，可分為地上（架空）敷設(shè)和地下敷設(shè)兩類(lèi)。

地上敷設(shè)：

（一）低支架（圖11—5）在不妨礙交通，不影響廠區(qū)擴(kuò)建的場(chǎng)合，可采用低支架敷設(shè)。通常是沿著工廠的圍墻或平行于公路或鐵路敷設(shè)。為了避免雨雪的侵襲，低支架敷設(shè)時(shí)，供熱管道保溫結(jié)構(gòu)底距地面凈高不得小于0.3m。低支架敷設(shè)可以節(jié)省大量土建材料、建設(shè)投資小、施工安裝方便、維護(hù)管理容易，但其適用范圍太窄。（二）中支架（圖11—6）在人行頻繁和非機(jī)動(dòng)車(chē)輛通行地段，可采用中支架敷設(shè)。管道保溫結(jié)構(gòu)底距地面凈高為2.0～4.0mm。（三）高支架（圖11—6）管道保溫結(jié)構(gòu)底距地面凈高為4m以上，一般4.0～6.0m。在跨越公路、鐵路或其它障礙物時(shí)采用。

地下敷設(shè)：

地溝是地下敷設(shè)管道的圍護(hù)構(gòu)筑物。地溝的作用是承受土壓力和地面荷載并防止水的侵入。地溝分砌筑、裝配和整體類(lèi)型。砌筑地溝采用磚、石或大型砌體砌筑墻體，配合鋼筋混凝土預(yù)制蓋板。裝配式地溝一般用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)裝配，施工速度較快。整體式地溝用鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)灌筑而成，防水性能較好。地溝的橫截面常做成矩形或拱形。

根據(jù)地溝內(nèi)人行通道的設(shè)置情況，分為通行地溝、半通行地溝和不通行地溝。1．通行地溝通行地溝是工作人員可以在地溝內(nèi)直立通行的地溝。通行地溝內(nèi)，可采用單側(cè)布管或雙側(cè)布管（圖11—7）兩種方式。通行地溝人行通道的高度不低于1.8m，寬度不小于0.6m，并應(yīng)允許地溝內(nèi)最大直徑的管道通過(guò)通道。通行地溝用在供熱管道比較大，管道數(shù)目比較多，或與其它管道共溝敷設(shè)及用在不允許開(kāi)挖檢修的地段。通行地溝的主要優(yōu)點(diǎn)是操作人員可在地溝內(nèi)進(jìn)行管道的日常維修以至大修更換管道，但其造價(jià)高。2．半通行地溝（圖11—8）在半通行地溝內(nèi)，留有高度約1.2～1.4m，寬度不小于0.5m的人行通道。操作人員可以在半通行地溝內(nèi)檢查管道和進(jìn)行小型修理工作，但更換管道等大修工作仍需挖開(kāi)地面進(jìn)行。當(dāng)無(wú)條件采用通行地溝時(shí)，可用半通行地溝代替，以利于管道維修和判斷故障地點(diǎn)，縮小大修時(shí)的開(kāi)挖范圍。3、不通行地溝（圖11—9）不通行地溝的橫截面較小，只需保證管道施工安裝的必要尺寸。不通行地溝的造價(jià)較低，占地較小，是城鎮(zhèn)供熱管道經(jīng)常采用的地溝敷設(shè)型式。其缺點(diǎn)是管道檢修時(shí)必須掘開(kāi)地面。

供熱管道地溝內(nèi)積水時(shí)，極易破壞保溫結(jié)構(gòu)，增大散熱損失，腐蝕管道，縮短使用壽命。為防止地面水滲入，地溝壁內(nèi)表面宜用防水砂漿粉刷。地溝蓋板之間、地溝蓋板與地溝壁之間要用水泥砂漿或?yàn)r青封縫。地溝蓋板橫向應(yīng)有0.01～0.02的坡度；地溝底應(yīng)有縱向坡度，其坡向與供熱管道坡向相一致，不宜小于0.002，以便滲入地溝內(nèi)的水流入檢查室的集水坑內(nèi)，然后用水泵抽出。如地下水位高于地溝底，應(yīng)考慮采用更可靠的防水措施，甚至采用在地溝外面排水來(lái)降低地下水位的措施。常用的防水措施是在地溝壁外表面敷以防水層。防水層用瀝青粘貼數(shù)層油毛氈并外涂瀝青或在外面再增加磚護(hù)墻。

預(yù)制保溫管在工廠或現(xiàn)場(chǎng)制造。預(yù)制保溫管的兩端，留有約200mm長(zhǎng)的裸露鋼管，以便在現(xiàn)場(chǎng)管線的溝槽內(nèi)焊接，最后再將接口處作保溫處理。施工安裝時(shí)在管道槽溝底部要預(yù)先鋪約100～150mm厚的1～8mm粗砂礫夯實(shí)，管道四周填充砂礫，填砂高度約100～200mm后，再回填原土并夯實(shí)。目前，為節(jié)約材料費(fèi)用，國(guó)內(nèi)也有采用四周回填無(wú)雜物的凈土的施工方式。無(wú)溝敷設(shè)：

整體式預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)相比較，具有下述優(yōu)點(diǎn)：1、無(wú)溝敷設(shè)不需砌筑地溝，土方量及土建工程量減小，管道預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量減少，施工進(jìn)度快，因此可節(jié)省供熱管網(wǎng)的投資費(fèi)用。2、無(wú)溝敷設(shè)占地小，易于與其它地下管道和設(shè)施相協(xié)調(diào)。此優(yōu)點(diǎn)在老城區(qū)、街道窄小、地下管線密集的地段敷設(shè)供熱管網(wǎng)時(shí)更為明顯。3、整體式預(yù)制保溫管?chē)?yán)密性好，水難以從保溫材料與鋼管之間滲入，管道不易腐蝕。根據(jù)國(guó)外資料，認(rèn)為可保證其使用壽命達(dá)50年以上，遠(yuǎn)高于地溝敷設(shè)。4、據(jù)整體式預(yù)制保溫管受土壤摩擦力約束的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式，在管網(wǎng)直管段上，可以不設(shè)置補(bǔ)償器和固定支座，簡(jiǎn)化了管網(wǎng)系統(tǒng)和節(jié)省基建費(fèi)用。5、以聚氨酯作為保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)小，供熱管道散熱損失小于地溝敷設(shè)。6、預(yù)制保溫管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用工廠預(yù)制，易于保證工程質(zhì)量。第三節(jié)

管道及其供熱管附件

供熱管道及其附件是供熱管線輸送熱媒的主體部分。供熱管道附件是供熱管道上的管件（三通、彎頭等）、閥門(mén)、補(bǔ)償器、支座和器具（放氣、放水、疏水、除污等裝置）的名稱(chēng)。這些附件是構(gòu)成供熱管線和保證供熱管線正常運(yùn)行的重要部分。

供熱管道通常都采用鋼管。鋼管的最大優(yōu)點(diǎn)是能承受較大的內(nèi)壓力和動(dòng)荷載，管道連接簡(jiǎn)便；但缺點(diǎn)是鋼管內(nèi)部及外部易愛(ài)腐蝕。室內(nèi)供熱管道常采用水煤氣管或無(wú)縫鋼管；室外供熱管道都采用無(wú)縫鋼管和鋼板卷焊管。

鋼管的連接可采用焊接、法蘭盤(pán)連接和絲扣連接。焊接連接可靠、施工簡(jiǎn)便迅速，廣泛用于管道之間及補(bǔ)償器等的連接。法蘭連接裝卸方便，通常用在管道與設(shè)備、閥門(mén)等需要拆卸的附件連接上。對(duì)于室內(nèi)供熱管道，通常借助三通、四通、管接頭等管件，進(jìn)行絲扣連接，也可采用焊接或法蘭連接。地溝內(nèi)及直埋管道不能有絲扣連接。從耐腐蝕考慮，供熱管道有使用石棉水泥管、玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）管的，但這些管道耐溫較低，目前很少采用。

閥門(mén)是用來(lái)開(kāi)閉管路和調(diào)節(jié)輸送介質(zhì)流量的設(shè)備。在供熱管道上，常用的閥門(mén)型式有截止閥、閘閥、蝶閥、止回閥和調(diào)節(jié)閥等。

截止閥按介質(zhì)流向可分為直通式、直角式和直流式(斜桿式)三種。按閥桿螺紋的位置可分為明桿和暗桿兩種結(jié)構(gòu)型式。

直通式截止閥

閘閥的結(jié)構(gòu)型式，也有明桿和暗桿兩種；按閘板的形狀分有楔式與平行式；按閘板的數(shù)目分有單板和雙板。見(jiàn)課本圖。

截止閥和閘閥主要起開(kāi)閉管路的作用，由于其調(diào)節(jié)性能不好，不適于用來(lái)調(diào)節(jié)流量。2、閘閥一、活動(dòng)支座（架）活動(dòng)支座（架）是允許管道和支承結(jié)構(gòu)有相對(duì)位移的管道支座（架）。活動(dòng)支座（架）按其構(gòu)造和功能分為滑動(dòng)、滾動(dòng)、彈簧、懸吊和導(dǎo)向等支座（架）型式?；瑒?dòng)支座與支架是由安裝（采用卡固或焊接方式）在管子上的鋼制管托與下面的支承結(jié)構(gòu)構(gòu)成。它承受管道的垂直荷載，允許管道在水平方向滑動(dòng)位移。根據(jù)管托橫載面的形狀，有曲面槽式（圖11—28）、丁字托式（圖11—29）和弧形板式（圖11—30）等。

第五節(jié)

管道支座(架）

滾動(dòng)支座是由安裝（卡固或焊接）在管子上的鋼制管托與設(shè)置在支承結(jié)構(gòu)上的輥軸、滾柱或滾珠盤(pán)等部件構(gòu)成。輥軸式（圖11—31）和滾柱式（圖11—32）支座，管道軸向位移時(shí)，管托與滾動(dòng)部件間為滾動(dòng)摩擦。

懸吊支架常用在室內(nèi)供熱管道上，管道用抱箍、吊桿等構(gòu)件懸吊在承力結(jié)構(gòu)下面；圖11—33所示為幾種常見(jiàn)的懸吊支架。懸吊支架構(gòu)造簡(jiǎn)單，管道伸縮阻力小；管道位移時(shí)吊桿擺動(dòng)，因各支架吊桿擺動(dòng)幅度不一，難以保證管道軸線為一直線，因此管道熱補(bǔ)償需用不受管道彎曲變形影響的補(bǔ)償器。二、固定支座（架）固定支座（架）是不允許管道和支承結(jié)構(gòu)有相對(duì)位移的管道支座（架）。它主要用于將管道劃分成苦干補(bǔ)償管段，分別進(jìn)行熱補(bǔ)償，從而保證補(bǔ)償器的正常工作。最常用的是金屬結(jié)構(gòu)的固定支座，有卡環(huán)式（圖11—35a）、焊接角鋼固定支座（圖11—35b）、曲面槽固定支座（圖13—35c）和擋板式固定支座（圖11—36）等。前三種承受的軸向推力較小，通常不超過(guò)50KN，固定支座承受的軸向推力超過(guò)50KN時(shí)，多采用檔板式固定支座。在無(wú)溝敷設(shè)或不通行地溝中，固定支座也有做成鋼筋混凝土固定墩的形式。第六節(jié)檢查室與操作平臺(tái)一、地下敷設(shè)管道安裝在套筒補(bǔ)償器、閥門(mén)、放水、排氣和除污裝置等管道附件處，應(yīng)設(shè)檢查室（井）。檢查室的凈空尺寸要盡可能緊湊，但必須考慮便于維護(hù)檢修。檢查室還用來(lái)匯集和排除滲入地溝或由管道放出的網(wǎng)路水。二、

中、高支架敷設(shè)的管道，在安裝閥門(mén)、放水、除污裝置的地方應(yīng)設(shè)操作平臺(tái)。操作平臺(tái)的尺寸應(yīng)保證維修人員操作方便，平臺(tái)周?chē)鷳?yīng)設(shè)防護(hù)欄桿。

檢查室或操作平臺(tái)的位置及數(shù)量應(yīng)與管道平面定線和設(shè)計(jì)時(shí)一起考慮。在保證安全運(yùn)行和檢修方便前提下，盡可能減少其數(shù)目。

第七節(jié)供熱管道的保溫及其熱力計(jì)算

供熱道道及其附件保溫的主要目的在于減少熱媒在輸送過(guò)程中的熱損失，節(jié)約燃料；保證操作人員安全，改善勞動(dòng)條件；保證熱媒的使用溫度等。熱網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，熱水管網(wǎng)即使有良好的保溫，其熱損失仍約占總輸熱量的5%—8%，蒸汽管網(wǎng)約為8%—12%，與之相應(yīng)，保溫結(jié)構(gòu)費(fèi)用約占熱網(wǎng)管道費(fèi)用的25%—40%，因此，保溫工作對(duì)保證供熱質(zhì)量，節(jié)約投資和燃料都有很大影響。一、保溫材料及其制品良好的保溫材料應(yīng)重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小，在使用溫度下不變形或變質(zhì)、具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、不腐蝕金屬、可燃成分小、吸水率低、易于施工成型，且成本低廉。根據(jù)《熱網(wǎng)規(guī)范》規(guī)定，供熱介質(zhì)設(shè)計(jì)溫度高于50℃的熱力管道、設(shè)備、閥門(mén)一般應(yīng)保溫。規(guī)定中對(duì)保溫材料及其制品，應(yīng)具有如下的主要技術(shù)性能：

1、平均工作溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)值不得大于0.12℃，并應(yīng)有明確隨溫度變化的導(dǎo)熱系數(shù)方程和圖表。對(duì)于松散或可壓縮的保溫材料及其制品，應(yīng)具有在使用密度下的導(dǎo)熱系數(shù)方程式或圖表。

2、密度不應(yīng)大于400；

3、除軟質(zhì)、散狀材料外，硬質(zhì)預(yù)制成型制品的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于300KPa；半硬質(zhì)的保溫材料壓縮10%時(shí)的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于200KPa。

目前常用的管道保溫材料有石棉、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、巖棉、礦渣棉、玻璃纖維及玻璃棉、微孔硅酸鈣、泡沫混凝土、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料等。各種材料及其制品的技術(shù)性能可從生產(chǎn)廠家或一些設(shè)計(jì)手冊(cè)中得出。在選用保溫材料時(shí)，要考慮因地制宜，就地取材，力求節(jié)約。二、管道的保溫結(jié)構(gòu)管道的保溫結(jié)構(gòu)是由保溫層和保護(hù)層兩部分組成。供熱管道常用的保溫方法有涂抹式、預(yù)制式、纏繞式、填充式、灌注式和噴涂式等。

1、涂抹式保溫將不定型的保溫材料加入粘合劑等用水拌合成塑性泥團(tuán)，分層涂抹于需要保溫的設(shè)備、管道表面上，干后形成保溫層的保溫方法。

2、預(yù)制式保溫將保溫材料制成板狀、弧形塊、管殼等形狀的制品，用捆扎或粘接方法安裝在設(shè)備或管道上形成保溫層的保