注冊動力工程師講義6-熱力網(wǎng)及熱力站

1、1全國勘察設計注冊公用設全國勘察設計注冊公用設備工程師動力專業(yè)備工程師動力專業(yè)劉文毅2一、熱力管道的布置原則一、熱力管道的布置原則1 1）廠區(qū)或建筑區(qū)域的總平面布置圖）廠區(qū)或建筑區(qū)域的總平面布置圖2 2）廠區(qū)或建筑區(qū)域的水文地質及氣象材料）廠區(qū)或建筑區(qū)域的水文地質及氣象材料3 3）各建筑物及構筑物的熱負荷資料）各建筑物及構筑物的熱負荷資料4 4）廠區(qū)或建筑區(qū)域的近期及遠期發(fā)展規(guī)劃）廠區(qū)或建筑區(qū)域的近期及遠期發(fā)展規(guī)劃5 5）廠區(qū)或建筑區(qū)域的地下電纜、給排水管道、及）廠區(qū)或建筑區(qū)域的地下電纜、給排水管道、及煤氣、氧氣、等動力管道布置情況煤氣、氧氣、等動力管道布置情況3技術可靠、經(jīng)濟合理和施工維修方

2、便技術可靠、經(jīng)濟合理和施工維修方便1 1）力求短直，靠近熱用戶）力求短直，靠近熱用戶2 2）走向平行于廠區(qū)或建筑區(qū)域的干道或建筑物）走向平行于廠區(qū)或建筑區(qū)域的干道或建筑物3 3）不宜穿越危險場所，減少與道路、河流交叉，）不宜穿越危險場所，減少與道路、河流交叉，穿越交通線、河流時，采用拱形管道穿越交通線、河流時，采用拱形管道4 4）盡量利用自然彎角作為管道受熱膨脹自然補償）盡量利用自然彎角作為管道受熱膨脹自然補償5 5）熱力地溝分支處應設檢查井或人孔，閥門在檢）熱力地溝分支處應設檢查井或人孔，閥門在檢查井或人孔內(nèi)查井或人孔內(nèi)6 6）從主干線設置支管上，應設截斷閥門）從主干線設置支管上，應設截斷閥

3、門7 7）設疏水閥：蒸汽管道最低點，垂直升高管段前）設疏水閥：蒸汽管道最低點，垂直升高管段前最低點，見具體規(guī)范最低點，見具體規(guī)范8 8）熱力及凝結水管最低點放水，最高點放氣）熱力及凝結水管最低點放水，最高點放氣4二、熱力管道的敷設方式二、熱力管道的敷設方式 室外，一般枝狀布置：系統(tǒng)簡單、造價較低、室外，一般枝狀布置：系統(tǒng)簡單、造價較低、運行方便，沒有供熱后備性能。不允許中斷供汽擁運行方便，沒有供熱后備性能。不允許中斷供汽擁護，采用復線枝狀管網(wǎng)。護，采用復線枝狀管網(wǎng)。 環(huán)狀管網(wǎng)（主干線環(huán)行）：有后備供熱能力，環(huán)狀管網(wǎng)（主干線環(huán)行）：有后備供熱能力，投資和金屬消耗量都很大。投資和金屬消耗量都很大。

4、 輻射狀管網(wǎng)：小型工廠，控制方便，可分片供輻射狀管網(wǎng)：小型工廠，控制方便，可分片供熱，投資和金屬耗量大熱，投資和金屬耗量大 山區(qū)：沿山坡或道路低支架布置；直徑山區(qū)：沿山坡或道路低支架布置；直徑DN150mmDN150mm，可沿建筑物外墻敷設；爬山管道階梯，可沿建筑物外墻敷設；爬山管道階梯形布置；跨越?jīng)_溝或河流時，沿橋或沿棧橋布置或形布置；跨越?jīng)_溝或河流時，沿橋或沿棧橋布置或拱形管道拱形管道5三、架空敷設三、架空敷設 工廠區(qū)工廠區(qū), ,地形復雜、地質、地下水位高、地下管地形復雜、地質、地下水位高、地下管道多等道多等 1 1、低支架敷設：、低支架敷設：山區(qū)和不影響交通及景觀地區(qū)，山區(qū)和不影響交通及

5、景觀地區(qū)，與地面凈距與地面凈距0.5-1.0m0.5-1.0m，最經(jīng)濟、方便，最經(jīng)濟、方便 2 2、中支架敷設：、中支架敷設：人行交通頻繁地區(qū)，距地人行交通頻繁地區(qū)，距地2.0-2.0-2.5m,2.5m,用鋼材、混凝土，較經(jīng)濟、方便用鋼材、混凝土，較經(jīng)濟、方便 3 3、高支架敷設：、高支架敷設：交通要道和管道跨越鐵路、公交通要道和管道跨越鐵路、公路時，與地面凈距路時，與地面凈距4.5m4.5m以上，耗鋼材大、周期長、以上，耗鋼材大、周期長、維修管理不方便維修管理不方便6四、地溝敷設四、地溝敷設 通行地溝、半通行地溝和不通行地溝通行地溝、半通行地溝和不通行地溝 地面不允許挖開；管道數(shù)量較多或管

6、徑較大且管地面不允許挖開；管道數(shù)量較多或管徑較大且管道垂直排列高度道垂直排列高度1.5m1.5m時。維護方便，基建投資大，時。維護方便，基建投資大，占地大；單側布管或雙側布管占地大；單側布管或雙側布管 地面不允許挖開，管道數(shù)量較多，采用不通行地地面不允許挖開，管道數(shù)量較多，采用不通行地溝受地溝寬度限制。溝受地溝寬度限制。 應用廣泛；土壤干燥、地下水位低、管道少、管應用廣泛；土壤干燥、地下水位低、管道少、管徑小、維修工作量不大，地下直接埋設時，轉彎及徑小、維修工作量不大，地下直接埋設時，轉彎及補償器處；尺寸小、占地少、耗材少，維護檢修不補償器處；尺寸小、占地少、耗材少，維護檢修不便便7五、直埋敷

7、設五、直埋敷設 兩種保溫管兩種保溫管 由鋼管、防腐層、保溫層和保護層四部分組成，由鋼管、防腐層、保溫層和保護層四部分組成，耐溫耐溫150150，1515年壽命，溫降年壽命，溫降1/km1/km 由鋼管、導線、保溫層和保護層組成，耐溫由鋼管、導線、保溫層和保護層組成，耐溫120120 1 1）無補償方式：）無補償方式：(1)(1)安定性分析理論：安定性分析理論：ASMEASME提出提出, ,一次應力、二次應一次應力、二次應力、峰值應力進行校核。力、峰值應力進行校核。DN500DN500以下可用，以下可用，150150以以下直線段，可不補償下直線段，可不補償8預熱方式兩種：敞開式和覆蓋式。預熱方式

8、兩種：敞開式和覆蓋式。敞開式：不補償，不設固定點，造價低，缺點管溝敞開式：不補償，不設固定點，造價低，缺點管溝敞開時間長敞開時間長覆蓋式：回填土完后預熱，需補償器覆蓋式：回填土完后預熱，需補償器(2)(2)彈性分析理論：北歐，供熱管網(wǎng)預熱彈性分析理論：北歐，供熱管網(wǎng)預熱2 2）有補償方式：管道溫度過高，或難以找到預熱）有補償方式：管道溫度過高，或難以找到預熱源源（1 1）有固定點方式：補償器兩側設固定點）有固定點方式：補償器兩側設固定點（2 2）無固定點方式：需校核兩個直管段是否超過）無固定點方式：需校核兩個直管段是否超過最大安裝長度的兩倍最大安裝長度的兩倍3 3）敷設方式選擇：無補償方式優(yōu)于

9、有補償方式，）敷設方式選擇：無補償方式優(yōu)于有補償方式，敞開式優(yōu)于覆蓋式，有補償方式中無固定點計算量敞開式優(yōu)于覆蓋式，有補償方式中無固定點計算量大，投資少，占地面積小，運行安全大，投資少，占地面積小，運行安全91 1）土壤摩擦力）土壤摩擦力hFDLFPmmm8 . 92 2）彈性力）彈性力)(410225nwDiDDtEFP3 3）最大間距）最大間距miimDFPLPPmax4 4）最大安裝長度，表）最大安裝長度，表6-16-1mDLFP5 5）最大覆土深度）最大覆土深度H H113524297. 3JEFqCPgDGKqHJEFPqw21653161137. 810遵守相關規(guī)定遵守相關規(guī)定11

10、一、熱力管道種類及參數(shù)一、熱力管道種類及參數(shù)二、熱力管道系統(tǒng)二、熱力管道系統(tǒng)1 1、熱水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)12131 1）蒸汽系統(tǒng)選擇）蒸汽系統(tǒng)選擇 用戶用汽參數(shù)相同，采用單管供汽系統(tǒng)；用汽參用戶用汽參數(shù)相同，采用單管供汽系統(tǒng)；用汽參數(shù)相差較大，可用雙管供汽；采暖期短、采暖占總數(shù)相差較大，可用雙管供汽；采暖期短、采暖占總用汽量用汽量50%50%以下，單管，以下，單管，50%50%以上，雙管；用戶性質、以上，雙管；用戶性質、熱媒種類、熱負荷、用戶分散程度熱媒種類、熱負荷、用戶分散程度2 2）工業(yè)廢汽利用系統(tǒng)）工業(yè)廢汽利用系統(tǒng) 一定壓力和溫度的廢汽一定壓力和溫度的廢汽, ,經(jīng)過填料分離或油分離經(jīng)過填料

11、分離或油分離可利用，廢汽凝結水經(jīng)過活性炭過濾后可利用，廢汽凝結水經(jīng)過活性炭過濾后, ,各項指標各項指標滿足鍋爐水質標準，送入給水箱滿足鍋爐水質標準，送入給水箱141 1）凝結水回收原則）凝結水回收原則 符合鍋爐水質的符合鍋爐水質的, ,盡可能回收盡可能回收; ;加熱油槽或有毒加熱油槽或有毒, ,有生活用汽時有生活用汽時, ,嚴禁回收嚴禁回收; ;不宜回收的利用熱量不宜回收的利用熱量; ;可可能污染的，應檢測和凈化能污染的，應檢測和凈化2 2）凝結水系統(tǒng)分類）凝結水系統(tǒng)分類 是否與大氣相同，開式與閉式是否與大氣相同，開式與閉式 按流動的動力不同，自流式、余壓及加壓三種按流動的動力不同，自流式、余

12、壓及加壓三種15一、概述一、概述二、熱負荷二、熱負荷1 1、種類、種類2 2、收集與核算、收集與核算16)()(wckwwyhyhckhhhhDD1721111hhhhDD)(wckwyhckhhQD181 1）生產(chǎn)熱負荷曲線）生產(chǎn)熱負荷曲線 按用汽量和熱耗量繪制。含典型日負荷曲線、月按用汽量和熱耗量繪制。含典型日負荷曲線、月負荷曲線、年負荷曲線負荷曲線、年負荷曲線2 2）采暖（空調(diào)）熱負荷曲線）采暖（空調(diào)）熱負荷曲線 日負荷曲線、年負荷曲線、年熱負荷延續(xù)曲線日負荷曲線、年負荷曲線、年熱負荷延續(xù)曲線3 3）生產(chǎn)熱水供應熱負荷曲線）生產(chǎn)熱水供應熱負荷曲線 典型日負荷曲線典型日負荷曲線19根據(jù)生產(chǎn)

13、、采暖、通風、生活需要的熱負荷，計算根據(jù)生產(chǎn)、采暖、通風、生活需要的熱負荷，計算出最大熱負荷、平均熱負荷，確定鍋爐房規(guī)模和計出最大熱負荷、平均熱負荷，確定鍋爐房規(guī)模和計算各種耗量算各種耗量1 1）根據(jù)各熱負荷曲線求總熱負荷，其最大值及平）根據(jù)各熱負荷曲線求總熱負荷，其最大值及平均值乘以均值乘以K K值（自用汽系數(shù)），即鍋爐房熱負荷值（自用汽系數(shù)），即鍋爐房熱負荷2 2）若無熱負荷曲線，以熱負荷資料計算）若無熱負荷曲線，以熱負荷資料計算 最大熱負荷最大熱負荷)(44332211maxQKQKQKQKKQ203 3）全年熱負荷）全年熱負荷4 4）若用戶提不出熱負荷，根據(jù)）若用戶提不出熱負荷，根據(jù)熱

14、網(wǎng)規(guī)范熱網(wǎng)規(guī)范估算估算)(44332211cpcpcpcpQhQhQhQhKQ21三、管徑和壓力損失計算三、管徑和壓力損失計算按允許壓力降計算按允許壓力降計算wQDwGvDii81.187 .594或G-t/h,v-m3/kg,w-m/s,Q-m3/h,Di-mm5228hqDmih- Pa/m,允許壓力降允許壓力降22pppvHHLdgvwp10)()10(515. 11232H1,H2-m,管道起點和終點標高管道起點和終點標高p-Pa,總阻力之和總阻力之和vp-m3/kg,平均比體積平均比體積232 2）自流回水管）自流回水管1 1）蒸汽、熱水、壓力管）蒸汽、熱水、壓力管)(15. 110

15、)(621dllppRiR5 . 03 3）余壓回水管）余壓回水管)(15. 110)(6321dllpppR24四、水壓圖四、水壓圖1 1）循環(huán)水泵停止運行時，應保持必須的靜壓力）循環(huán)水泵停止運行時，應保持必須的靜壓力熱水管網(wǎng)設計和運行中，常以水壓圖形式表示出系熱水管網(wǎng)設計和運行中，常以水壓圖形式表示出系統(tǒng)各點壓力大小和分布情況統(tǒng)各點壓力大小和分布情況2 2）循環(huán)水泵工作時，供水管應保證合適的靜壓力）循環(huán)水泵工作時，供水管應保證合適的靜壓力3 3）循環(huán)水泵工作時，回水管網(wǎng)任一點壓力，不應）循環(huán)水泵工作時，回水管網(wǎng)任一點壓力，不應低于低于50kPa50kPa，不超允許壓力，不超允許壓力4 4）

16、供回水管網(wǎng)的壓差，應滿足用戶系統(tǒng)所需壓頭）供回水管網(wǎng)的壓差，應滿足用戶系統(tǒng)所需壓頭5 5）循環(huán)水泵運行時，不產(chǎn)生汽蝕）循環(huán)水泵運行時，不產(chǎn)生汽蝕6 6）選好靜水壓線位置，不許超高和超低）選好靜水壓線位置，不許超高和超低251 1）循環(huán)水泵入口中心線為基準面）循環(huán)水泵入口中心線為基準面, ,ox軸軸, ,y軸標高軸標高2 2）靜水壓線）靜水壓線(j-j),(j-j),循環(huán)水泵停運循環(huán)水泵停運, ,管網(wǎng)中各點壓力管網(wǎng)中各點壓力連接線，水平直線連接線，水平直線3 3）回水管動水壓線）回水管動水壓線(BA),(BA),循循環(huán)水泵運行中回水管路各點環(huán)水泵運行中回水管路各點壓力連線壓力連線4 4）供水管動

17、壓線）供水管動壓線(DC)(DC)，循，循環(huán)水泵運行供水壓力線環(huán)水泵運行供水壓力線261 1）補給水泵定壓圖）補給水泵定壓圖I I點定壓點點定壓點,j-j,j-j靜水壓線靜水壓線, ,閥門閥門2 2、3 3開度控制壓力。開度控制壓力。旁通管旁通管4 4補水定壓補水定壓, ,可降低運行時可降低運行時動水壓線，同時調(diào)節(jié)其上兩個閥動水壓線，同時調(diào)節(jié)其上兩個閥門可調(diào)節(jié)壓力，但需消耗電能門可調(diào)節(jié)壓力，但需消耗電能27一、管道熱伸長計算一、管道熱伸長計算1000)(12ttLL28二、管道熱補償二、管道熱補償1 1）利用自然管段吸收熱伸長變形，裝置簡單、可）利用自然管段吸收熱伸長變形，裝置簡單、可靠，缺點

18、是管道變形時產(chǎn)生橫向位移靠，缺點是管道變形時產(chǎn)生橫向位移2 2）原則）原則:L:L形、形、Z Z形和空間立體彎形和空間立體彎（1 1）盡量利用管路彎曲的自然補償）盡量利用管路彎曲的自然補償（2 2）彎管轉角小于）彎管轉角小于150150L L形，大于形，大于150150不能用不能用（3 3）L L形自然補償管道臂長不應超過形自然補償管道臂長不應超過20-25m,20-25m,彎曲彎曲應力不應超過應力不應超過80MPa80MPa291 1）無縫鋼管煨彎而成，制造方便、補償能力大、）無縫鋼管煨彎而成，制造方便、補償能力大、周向推力較小、維修方便、運行可靠，缺點：單向周向推力較小、維修方便、運行可靠

19、，缺點：單向外伸臂較長，占地面積大，需增設支架外伸臂較長，占地面積大，需增設支架2 2）原則）原則: :四個四個9090彎頭彎頭（1 1）熱力管網(wǎng)一般都采用）熱力管網(wǎng)一般都采用（2 2）自由臂（導向支架至補償器外伸臂距離）一）自由臂（導向支架至補償器外伸臂距離）一般般4040倍公稱直徑距離倍公稱直徑距離（3 3）安裝時需預拉伸，）安裝時需預拉伸，25050%25050%，250-40075%250-40075%301 1）熱力管網(wǎng)特殊情況下選用，安裝簡單、占地少、）熱力管網(wǎng)特殊情況下選用，安裝簡單、占地少、補償能力較大、流體阻力較小，缺點：軸向推力大、補償能力較大、流體阻力較小，缺點：軸向推力

20、大、造價高、易漏水、漏汽，要求經(jīng)常檢修和更換填料造價高、易漏水、漏汽，要求經(jīng)常檢修和更換填料2 2）原則）原則: :（1 1）計算各安裝溫度下安裝長度，留）計算各安裝溫度下安裝長度，留20mm20mm余量余量（2 2）一般用于管徑大于）一般用于管徑大于100mm100mm，壓力小于，壓力小于1.3MPa(1.3MPa(鑄鐵管鑄鐵管) )及及1.6MPa(1.6MPa(鋼管鋼管) )（3 3）不宜使用于不通行地溝）不宜使用于不通行地溝（4 4）單向補償器在近支架的平直管段，活動側設）單向補償器在近支架的平直管段，活動側設導向支架；雙向補償器在支架中間，套管固定導向支架；雙向補償器在支架中間，套管

21、固定311 1）強度較弱、補償能力小、軸向推力大，適于管）強度較弱、補償能力小、軸向推力大，適于管徑大徑大(300mm(300mm以上以上) )壓力低壓力低2 2）原則）原則: :（1 1）管道上應安裝防止波紋管失穩(wěn)的導向支座）管道上應安裝防止波紋管失穩(wěn)的導向支座（2 2）應預先冷緊，冷緊值為熱伸長量一半）應預先冷緊，冷緊值為熱伸長量一半32 利用球形管接頭的隨機彎轉解決熱脹冷縮，適利用球形管接頭的隨機彎轉解決熱脹冷縮，適于三向位移的蒸汽和熱水管道。占地面積小、節(jié)省于三向位移的蒸汽和熱水管道。占地面積小、節(jié)省材料、不存在推力，缺點是存在側向位移，易漏水、材料、不存在推力，缺點是存在側向位移，易

22、漏水、漏汽，要加強維修漏汽，要加強維修33三、管道固定支架間距確定三、管道固定支架間距確定承受推力必須堅固，布置合理：承受推力必須堅固，布置合理：（1 1）熱伸長量不超過補償器允許補償量）熱伸長量不超過補償器允許補償量（2 2）管道膨脹推力不超過支架承受允許推力）管道膨脹推力不超過支架承受允許推力（3 3）不宜使管道產(chǎn)生彎曲）不宜使管道產(chǎn)生彎曲34四、支架荷載計算四、支架荷載計算 分為垂直荷載、軸向水平荷載、與軸向交叉?zhèn)认蚍譃榇怪焙奢d、軸向水平荷載、與軸向交叉?zhèn)认蛩胶奢d水平荷載 管道、管道附件、保溫結構、管內(nèi)輸送的介質以管道、管道附件、保溫結構、管內(nèi)輸送的介質以及在某些情況下考慮管道水壓試驗

23、時的水重，還有及在某些情況下考慮管道水壓試驗時的水重，還有冰雪、積灰、平臺和行人等荷載冰雪、積灰、平臺和行人等荷載 補償器反彈力、不平衡內(nèi)壓力，管道移動時摩擦補償器反彈力、不平衡內(nèi)壓力，管道移動時摩擦反力或管架變位彈力反力或管架變位彈力 風載荷、拐彎管道或支架傳來的推力，管道橫向風載荷、拐彎管道或支架傳來的推力，管道橫向位移摩擦力位移摩擦力35五、固定支架推力計算五、固定支架推力計算 固定支架承受載荷包含：固定支架承受載荷包含：36一、管子和管道附件的標準化一、管子和管道附件的標準化 附件指安裝在管道及設備上的連接、閉路和調(diào)節(jié)附件指安裝在管道及設備上的連接、閉路和調(diào)節(jié)裝置的總稱。標準化含直徑、

24、壓力、幾何尺寸裝置的總稱。標準化含直徑、壓力、幾何尺寸 管子和管道附件的名義直徑，公稱通徑，管子和管道附件的名義直徑，公稱通徑，DNDN 在基準溫度下允許的最大工作壓力，在基準溫度下允許的最大工作壓力，PNPN 進行水壓強度和材料嚴密性檢驗的壓力，進行水壓強度和材料嚴密性檢驗的壓力，ps s 據(jù)最高溫度規(guī)定最大壓力，據(jù)最高溫度規(guī)定最大壓力，p表示，表示，200p202037二、管子二、管子 分類分類38三、常用閥件三、常用閥件3940一、概述一、概述 節(jié)能重要措施節(jié)能重要措施 1 1）無機保溫材料：熱力管道多用，不腐爛、不燃）無機保溫材料：熱力管道多用，不腐爛、不燃燒、耐高溫，石棉、硅藻土、珍

25、珠巖、玻璃纖維等燒、耐高溫，石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維等 2 2）有機保溫材料：容重輕、熱導率小、原料來源）有機保溫材料：容重輕、熱導率小、原料來源廣、不耐高溫、吸濕時易腐蝕，軟木、泡沫材料廣、不耐高溫、吸濕時易腐蝕，軟木、泡沫材料二、保溫材料二、保溫材料 3 3）使用溫度：高溫、中溫和低溫。）使用溫度：高溫、中溫和低溫。700700以上高以上高溫，溫，100100以下低溫，二者間中溫以下低溫，二者間中溫41 1 1）保溫層材料：熱導率小，堆密度小，耐熱溫度）保溫層材料：熱導率小，堆密度小，耐熱溫度高且不易燃燒，具有一定機械強度，吸水率小，施高且不易燃燒，具有一定機械強度，吸水率小，施工方

26、便和價格低廉工方便和價格低廉 2 2）保護層材料：良好防水性能；堆密度）保護層材料：良好防水性能；堆密度800-800-1500kg/m31500kg/m3范圍內(nèi)；耐壓強度不小于范圍內(nèi)；耐壓強度不小于0.8MPa0.8MPa；熱導；熱導率值在率值在5050時，不大于時，不大于0.35W/(m0.35W/(m）；可燃性有）；可燃性有機物含量不大于機物含量不大于15%15%；在溫度變化和振動情況下不；在溫度變化和振動情況下不易開裂易開裂42三、管道保溫結構三、管道保溫結構43四、保護層四、保護層44五、金屬腐蝕、涂料及防腐五、金屬腐蝕、涂料及防腐45 熱力管網(wǎng)與熱用戶之間連接樞紐熱力管網(wǎng)與熱用戶之間連接樞紐 單幢樓用或集中熱力站，位置最好在熱負荷中心單幢樓用或集中熱力站，位置最好在熱負荷中心 1 1）直接連接的條件）直接連接的條件一、熱力站的規(guī)模一、熱力站的規(guī)模 保證擁護內(nèi)部采暖系統(tǒng)不汽化；不超過用戶允許保證擁護內(nèi)部采暖系統(tǒng)不汽化；不超過用戶允許壓力；熱力網(wǎng)資用壓頭大于用戶采暖系統(tǒng)阻力壓力；熱力網(wǎng)資用壓頭大于用戶采暖系統(tǒng)阻力二、熱力站的連接方式二、熱力