長輸供熱管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型安全性分析

1、王淮中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司一，中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)“長輸供熱管網(wǎng)”含義常規(guī)供熱管網(wǎng)傳統(tǒng)的集中供熱一般是將管網(wǎng)的最遠(yuǎn)供熱距離控制在 20km以內(nèi)（即常規(guī)的經(jīng)濟(jì)供熱半徑）。長輸供熱管網(wǎng)特指管網(wǎng)輸送供熱距離超過20km ,并具有中繼泵站或隔 壓站的供熱系統(tǒng)，其供熱面積通常在1500萬m2以上（公稱 直徑NDN1200）。生中國城鎮(zhèn)供熱訪會(huì)一刖三實(shí)施長輸供熱管網(wǎng)的必要性環(huán)境污染日益嚴(yán)重大氣污染對(duì)人民生活影響極為嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)保已成為國家各領(lǐng)域內(nèi)的重要戰(zhàn)略，推動(dòng)節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)是全社 會(huì)的責(zé)任。燃煤鍋爐是大氣污染物排放源之一，目前很多城市實(shí)施 煤改燃供熱，改善了空氣質(zhì)量，但也存在一些問題：A燃

2、氣供熱成本高，需政府補(bǔ)貼，給財(cái)政增加了負(fù)擔(dān)； 采暖季燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力不足，影響供熱效果。中國城錦供熱辦乞?qū)嵤╅L輸供熱管網(wǎng)的必要性探索新型供熱形式城市周邊區(qū)域電廠長距離供熱是新發(fā)展起來的供熱模式，余 熱回收技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提高了長輸供熱管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。國家發(fā)改委、住建部發(fā)改環(huán)資20152491號(hào)文余熱暖民 工程實(shí)施方案明確提出：工業(yè)低品位余熱供熱在技術(shù)經(jīng)濟(jì) 上均具有較好的可行性，實(shí)施余熱暖民，可降低供熱成本、 提高能源利用率，減少煤炭消耗和污染物排放，是重要的民 生工程。彳,中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì) 一,刖,實(shí)施長輸供熱管網(wǎng)的必要性電廠發(fā)電過程僅利用了蒸汽高品位熱能，低品位蒸汽熱能直 接排放到空氣中。如：電

3、廠高溫高壓蒸汽焙約：3200kJ/kg , 做功發(fā)電后的乏汽焰約：2500kJ/kg , 乏汽冷凝成凝結(jié)水焙約：500kJ/kg有效利用：3200-2500+500=1200kJ/kg ,約 2000kJ/kg熱量排放掉,利用率不到40%。乏汽如用于供熱則 可以大幅提高能源利用率。避免建設(shè)很多鍋爐房，對(duì)減輕環(huán)境 壓力非常有利。;6中國城鎮(zhèn)供熱前會(huì)一前言實(shí)施長輸供熱管網(wǎng)的必要性從能源綜合利用和節(jié)能環(huán)保層面考慮，利用電廠余熱通過 長輸供熱管網(wǎng)對(duì)城市實(shí)行集中供熱非常必要。隨著余熱利用技術(shù)的推廣和普及，將有越來越多的城市涉 及到長輸供熱管網(wǎng)問題。目前太原、石家莊、濟(jì)南、銀川、 洛陽、呼和浩特等城市已將

4、工業(yè)余熱作為供熱發(fā)展途徑列入 城市供熱規(guī)劃中。長輸管網(wǎng)的主要問題是保障供熱系統(tǒng)壓力平衡，不超壓、 不汽化。長輸供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中兩種常用加壓方式：1、隔壓換熱系統(tǒng)；2、加壓泵站系統(tǒng)亡七中國城鎮(zhèn)供熱諦會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)7、報(bào)警系統(tǒng)1、管徑選擇2、壓力選擇工敷)4、保溫設(shè)計(jì) ;春料選擇6、贏的、二公中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)管徑選擇長輸管網(wǎng)因距離遠(yuǎn)，輸送能耗非常大，能耗在供熱成本中占 據(jù)很大比重，合理確定管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)管徑非常重要。如：某長輸管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量10000t/h ,輸送距離35km ,按 城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的經(jīng)濟(jì)比摩阻3070 Pa/m ,選 擇管徑，DN1200和DN1400的管道都是合適的。管徑

5、 方案公稱直徑比摩阻 (Pa/m)流速 (m/s)運(yùn)行小時(shí) (h) |耗電(萬KW.h )方案一DN140019.71.8943003108方案二DN120042.32.5343007154、上中國城鎮(zhèn)供熱刃會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)管徑選擇DN1200 和 DN1400 相 比，年耗電量多4046萬 kWh。DN1200管網(wǎng)初投資較 低，但項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)4 5年后， 兩方案初投資和運(yùn)行費(fèi)用總 和持平，DN1400管道節(jié)能 效益和經(jīng)濟(jì)效益隨著運(yùn)行時(shí) 間增加越來越明顯?？傎M(fèi)用-DN1200DN1400048121620.中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)管徑選擇管道內(nèi)壁粗糙度對(duì)管徑的確定具有一定的影響常

6、規(guī)計(jì)算選取管道內(nèi)壁粗糙度K=0.5mm。對(duì)長輸供熱管網(wǎng) 來說，降低管道內(nèi)壁粗糙度是需要深入研究的課題，目前已有 在給排水管道內(nèi)壁噴涂有機(jī)涂料，既可防止管道內(nèi)壁腐蝕，又 增加管道內(nèi)壁光滑度，降低管道系統(tǒng)的耗電量。該有機(jī)材料耐溫性較差，只能用于回水管道上。中國城鎮(zhèn)供制辦三二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力選擇常規(guī)供熱管網(wǎng)目前大部分城市供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力為L6 M Pa。長輸供熱管網(wǎng)地勢(shì)高差及水力工況波動(dòng)，均影響管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力的確定。應(yīng) 經(jīng)詳細(xì)水力計(jì)算確定管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力。一般為1.62.5MPa。中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力選擇地勢(shì)高差問題解決地勢(shì)高差問題的方案之一就是合理設(shè)隔壓換熱站。隔壓站不

7、利之處為存在換熱溫差，一定程度降低了管網(wǎng)供回 水溫差，減少了管網(wǎng)輸送能力。對(duì)于地勢(shì)高差不大的長輸供熱 管線，可適當(dāng)提高管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力滿足地勢(shì)高差。中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì),二長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力選擇設(shè)計(jì)壓力選擇，水力工況波動(dòng)長輸供熱管網(wǎng)在額定工況穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)超壓，但在 某些條件下，管網(wǎng)水力工況會(huì)發(fā)生一定波動(dòng)，導(dǎo)致部分管網(wǎng)壓 力超壓或汽化，出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況。動(dòng)態(tài)水力工況分析也是確定設(shè)計(jì)壓力依據(jù)之一。中國城鎮(zhèn)供熱辦三二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)敷設(shè)方式規(guī)范確定：長輸供熱管網(wǎng)優(yōu)選的敷設(shè)方式為直埋敷設(shè)方式。直埋敷設(shè)分為有補(bǔ)償安裝、預(yù)熱安裝和直埋冷安裝。補(bǔ)償器是管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，一旦補(bǔ)償器發(fā)生損壞，對(duì)供熱的影 響比

8、較大。長輸供熱管網(wǎng)，應(yīng)減少補(bǔ)償器的使用，減少投資，消除管網(wǎng)今后可能的事故 方式?；键c(diǎn)，推薦采用預(yù)熱安裝和直埋冷安裝的敷設(shè)Z中國顯鋪供熱協(xié)合保溫設(shè)計(jì)S 長輸供熱管網(wǎng)溫降控制非常重要，溫降過大：輸送過程中損失大量熱能，造成熱能浪費(fèi)；i降低管網(wǎng)供熱能力。保溫計(jì)算要求：外護(hù)層溫度不超過50 ;每公里溫降不超過0.10.2/kmo中國城鎮(zhèn)供熱訪會(huì)二.長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)保溫設(shè)計(jì)局部熱損是大管徑管道熱損失主要組成部分，盡量減少局部 熱損失，達(dá)到節(jié)能的目的。重視泄水井、放氣井、閥門井內(nèi)設(shè)備的保溫；對(duì)供熱管網(wǎng)補(bǔ)口應(yīng)做出嚴(yán)格要求，支架：采用絕熱型支座回水管熱損失較小，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，可以酌情減少回水 管的保溫層厚

9、度，以達(dá)到節(jié)省投資的目的。中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)二.長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)材料選擇鋼管材料按照城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范、城鎮(zhèn)供熱直埋熱水管道技術(shù)規(guī)程規(guī)定，鋼管的材料主要有Q235B、20#、 ,也可選用管線鋼。常用鋼管材料特性類型鋼號(hào)鋼管柿隹強(qiáng)度(MPa)不同溫度下許用應(yīng)力(MPa)420100150焊接鋼管Q235BGB/T3091375235113113113無縫鋼菅20GB/T8163390245130130130管線鋼L290GB/T9711415290138138138心中國城供熱辦會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)材料選擇鋼管材料例某長輸管線管徑為DN1400 ,設(shè)計(jì)溫度130。（：，設(shè)計(jì)壓力2.5MPae分

10、別選取Q235B和L290作為鋼管材料進(jìn)行I;檄。壁厚計(jì)算:2口+ 0儲(chǔ)Q235B： 8=20mm；L290 : 5=18mm綜合安全及經(jīng)濟(jì)考慮選取L290。公中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)保溫管形式選擇直埋敷設(shè)預(yù)制直埋保溫管現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)：高密度聚乙烯外護(hù)管硬質(zhì)聚氨 酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管及管件GB/T29047-2012e該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)預(yù)制管中管工藝進(jìn)行要求。新國標(biāo)硬質(zhì)聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞預(yù)制直埋保溫管 GB/T34611-2017 ,改變了傳統(tǒng)保溫管制造工藝。中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)保溫管形式選擇直埋敷設(shè)硬質(zhì)聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞預(yù)制直埋保溫管特點(diǎn)：(1)減少了聚乙烯外護(hù)管的壁厚。(2)降低了聚

11、乙烯外護(hù)管回用料的t理.(3)提高了聚乙烯外護(hù)管拉伸屈服強(qiáng)度與斷裂伸長率要求.(4)提高了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層吸水率的要求.(5)提高了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層閉孔率的要求.(6)提高了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層耐壓強(qiáng)度的要求.(7)提高了預(yù)制保溫管軸線偏心距的要求。中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)I二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)保溫管形式選擇直埋敷設(shè)新型硬質(zhì)聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞預(yù)制直埋保溫管，對(duì)保溫管 的質(zhì)量更有保障，管道結(jié)構(gòu)三位一體的性能更可靠，可以消除 聚乙烯外護(hù)層的開裂問題，并解氐了保溫管造價(jià).中國城鎮(zhèn)供熱辦會(huì)I二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)保溫管形式選擇架空敷設(shè)h=13(rc t2= -15 D1420 xl8mm聚

12、81函+霞鋅管廠巖urn玻璃棉管導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.。0033 )00470.0394-1容重（kg/m與3060200 “5保;品厚度（mm）100160135157165 161價(jià)格（元/ m）2631 Imo1702巖棉管殼：造價(jià)居中，容重大，熱損失大，吸水性強(qiáng)。玻璃棉管殼： 造價(jià)低，容重小，熱損失較小。聚氨酯+鍍鋅管：造價(jià)高，熱損失??；安裝方便.納米氣凝膠復(fù)合絕熱制品GB/T34336-2017中國城鎮(zhèn)供熱價(jià)會(huì)泵站設(shè)置中繼泵站可以解決系統(tǒng)輸送動(dòng)力不足、降低管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力。中繼泵站設(shè)計(jì)時(shí)要考慮長輸管網(wǎng)的輸送動(dòng)力、地勢(shì)高差、水力 工況波動(dòng)等因素，既保證水泵揚(yáng)程能夠克服管網(wǎng)阻力損失，又 要保證管網(wǎng)系統(tǒng)不超壓。中繼泵站位置和水泵的選擇要綜合參考水力分析結(jié)果。三中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)二,長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)二.長輸供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中國城怎?俁然辦會(huì)I二,長