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熱力設(shè)計(jì)院分享熱力管道設(shè)計(jì)方法
據(jù)TSGR1001-2008《壓力管道安裝許可規(guī)則》、《工業(yè)壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》整理規(guī)定壓力管道分為:GA類(lèi)(長(zhǎng)輸管道)、GB類(lèi)(公用管道)、GC類(lèi)(工業(yè)管道)、GD類(lèi)(動(dòng)力管道)。
GB類(lèi)(公用管道)又分為:GB1類(lèi)、GB2類(lèi)。燃?xì)夤艿繥B1;熱力管道GB2。
集中供熱系統(tǒng):
定義:一個(gè)或多個(gè)熱源通過(guò)供熱管網(wǎng)向多個(gè)用戶(hù)供熱的系統(tǒng),由熱源、熱網(wǎng)和用戶(hù)組成。
作用:
熱源:能量轉(zhuǎn)換:將天然或人造能源轉(zhuǎn)化為熱能。
熱網(wǎng):能量輸送:向用戶(hù)輸送和分配供熱介質(zhì)的管線。
用戶(hù):從熱源獲得熱能的用熱裝置。
根據(jù)熱源分類(lèi):
根據(jù)熱媒分類(lèi):蒸汽供熱系統(tǒng);熱水供熱系統(tǒng)。
根據(jù)供熱管網(wǎng)分類(lèi):?jiǎn)喂苤?;雙管制;多管制。
選擇方法:
安全、經(jīng)濟(jì);用戶(hù)性質(zhì),用戶(hù)規(guī)模,自然條件。
熱負(fù)荷:
根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)分為:生產(chǎn)熱負(fù)荷;采暖熱負(fù)荷;通風(fēng)熱負(fù)荷;空調(diào)熱負(fù)荷;生活熱水熱負(fù)荷。
生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷:生產(chǎn)工藝實(shí)際數(shù)據(jù)。
采暖熱負(fù)荷:室外采暖設(shè)計(jì)溫度時(shí),為保證室內(nèi)溫度符合要求,由供熱設(shè)備提供的熱量。
Qh=qhA·10-3
式中:Qh—采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷(kW);
qh—采暖熱指標(biāo)(W/m2);
A—采暖建筑物的建筑面積(m2)。
供熱管網(wǎng):
供熱管網(wǎng)特點(diǎn):
輸送距離長(zhǎng);分支節(jié)點(diǎn)多;附件設(shè)備多。
熱水管網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)允許有停供搶修時(shí)間。
一般管網(wǎng)事故搶修時(shí)間不超過(guò)12小時(shí),大型管網(wǎng)事故搶修時(shí)間不超過(guò)24小時(shí)。
常用設(shè)計(jì)規(guī)范:
《城鎮(zhèn)熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 CJJ34-2010
《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》 CJJ/81-2013
《城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道技術(shù)規(guī)程》 CJJ/T104-2014
《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 CJJ28-2014
《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB50235-2010
《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50316-2008
《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50264-2013
《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工規(guī)范》 GB50126-2008
《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB50236-2011
《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》 CJ/T114-2000
《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管管件》 CJ/T155-2001
平面布置形式:枝狀管網(wǎng);環(huán)狀管網(wǎng);多管制管網(wǎng)。
枝狀管網(wǎng):
從熱源引出主干線向用戶(hù)供熱,形成類(lèi)似樹(shù)枝狀的管網(wǎng)。
特點(diǎn):型式簡(jiǎn)單、投資低,調(diào)節(jié)方便。安全性較差。
環(huán)狀管網(wǎng):管網(wǎng)主干線之間連通構(gòu)成環(huán)形。
特點(diǎn):安全可靠,投資高。
供熱面積大于1000萬(wàn)m2的熱網(wǎng)干線宜連成環(huán)網(wǎng)。
最低供熱保證率
多管制管網(wǎng):
不能間斷的熱用戶(hù);供熱系統(tǒng)中熱用戶(hù)所需介質(zhì)參數(shù)差別較大;熱負(fù)荷變化較大;季節(jié)性熱負(fù)荷占全年總負(fù)荷比例較大。
平面布置形式:
平行于道路中心,敷設(shè)在車(chē)行道以外,同一條管道應(yīng)沿街道一側(cè)敷設(shè);
穿過(guò)廠區(qū)的熱網(wǎng)敷設(shè)在易于檢修和維護(hù)的位置;
通過(guò)非建筑區(qū)的熱力網(wǎng)管道應(yīng)沿公路敷設(shè);
宜避開(kāi)土質(zhì)松軟地區(qū)、地震斷裂帶、滑坡危險(xiǎn)帶等不利地段。
DN≤300mm管道,可穿過(guò)地下室或用開(kāi)槽施工法自建筑物下專(zhuān)門(mén)敷設(shè)的管溝內(nèi)穿過(guò)。
架空管道可和其它管道敷設(shè)在同一管架上,應(yīng)便于檢修,不得架設(shè)在腐蝕性介質(zhì)管道的下方。
熱網(wǎng)可以和自來(lái)水、10kV以下的電力電纜、通訊線路、壓縮空氣管道、壓力排水管和重油管敷設(shè)在管溝內(nèi)。熱力管應(yīng)高于自來(lái)水管和重油管,自來(lái)水管應(yīng)做絕熱層和防水層。
燃?xì)夤懿坏眠M(jìn)入熱網(wǎng)管溝。熱網(wǎng)管溝與燃?xì)夤艿澜徊娲怪眱艟嘈∮?00mm時(shí),燃?xì)夤鼙仨毤犹坠?,套管兩端超出管?m以上。
總原則:節(jié)約用地,降低投資,運(yùn)行安全,施工維修方便。
管道敷設(shè)方式:
敷設(shè)方式:
地上敷設(shè):低支架,中支架,高支架。
地下敷設(shè):直埋,管溝。
選擇原則:
城鎮(zhèn)街道上和居住區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)宜采用地下敷設(shè),地下敷設(shè)困難時(shí),可采用地上敷設(shè),但應(yīng)注意美觀。
廠區(qū)熱力網(wǎng)管道,宜采用地上敷設(shè)。
熱水管道地下敷設(shè)時(shí),優(yōu)先采用直埋敷設(shè);
管溝敷設(shè)首選不通行管溝敷設(shè);穿越不允許開(kāi)挖檢修的地段時(shí),采用通行管溝敷設(shè);通行管溝困難時(shí),采用半通行管溝敷設(shè)。
蒸汽直埋敷設(shè)應(yīng)采用保溫良好、防水可靠、耐腐蝕的預(yù)制保溫管,設(shè)計(jì)壽命不低于25年。
直埋敷設(shè)與地溝敷設(shè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較
間距要求:
地上敷設(shè)管道與建(構(gòu))筑物或其它管線距離
地下敷設(shè)熱網(wǎng)與建(構(gòu))筑物或其它管線距離
地下敷設(shè)熱網(wǎng)與建(構(gòu))筑物或其它管線距離
直埋敷設(shè)熱力網(wǎng)管道最小覆土深度:
直埋敷設(shè)管道最小覆土深度應(yīng)考慮土壤和地面活荷載對(duì)管道強(qiáng)度的影響并保證管道不發(fā)生縱向失穩(wěn)。具體規(guī)定應(yīng)按《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81規(guī)定執(zhí)行。
管材及連接方式:
管材:無(wú)縫鋼管、電弧焊或高頻焊焊接鋼管。管道和鋼材的規(guī)格及質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
連接方式:焊接、法蘭連接和螺紋連接。
熱網(wǎng)連接應(yīng)采用焊接。管道與設(shè)備、閥門(mén)等連接也應(yīng)采用焊接,需拆卸時(shí),采用法蘭連接。DN≤25mm的放氣閥,可采用螺紋連接,連接放氣閥的管道應(yīng)采用厚壁管。
熱力網(wǎng)管道附件:
彎頭、異徑管、三通、法蘭、閥門(mén)及放氣、放水裝置等。
閥門(mén):管道干線、支干線、支線的起點(diǎn)安裝關(guān)斷閥門(mén)。
熱水網(wǎng)干線設(shè)分段閥門(mén)。輸送干線2~3km;輸配干線1~1.5km。
熱源間的連通干線、環(huán)網(wǎng)分段閥應(yīng)采用雙向密封閥門(mén)。
壓力≥1.6MPa,且直徑≥500mm的閘閥應(yīng)安裝旁通閥。直徑按閥門(mén)直徑十分之一選用。
直徑≥500mm的閥門(mén),宜采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。
放氣、疏放水裝置:
熱水、凝結(jié)水管道高點(diǎn)安裝放氣裝置,低點(diǎn)安裝放水裝置。蒸汽管低點(diǎn)設(shè)啟動(dòng)疏水和經(jīng)常疏水裝置。
檢查室:
凈空高度不小于1.8m,通道寬度不小于0.6m;保溫結(jié)構(gòu)表面與檢查室地面距離不小于0.6m;人孔直徑不小于0.7m,不少于2個(gè),對(duì)角布置,人孔避開(kāi)檢查室內(nèi)設(shè)備,凈空面積小于4m2時(shí),可設(shè)1個(gè)人孔;至少設(shè)1個(gè)集水坑,置于人孔下方;檢查室地面應(yīng)低于管溝內(nèi)底不小于0.3m;爬梯高度大于4m時(shí)應(yīng)設(shè)護(hù)攔或在爬梯中間設(shè)平臺(tái)。
彎頭、三通、法蘭、變徑管:
彎頭、三通、法蘭、變徑管均選用標(biāo)準(zhǔn)件,彎頭的壁厚應(yīng)不小于管道壁厚。焊接彎頭應(yīng)雙面焊接。變徑管制作應(yīng)采用壓制或鋼板卷制,壁厚不小于管道壁厚。鋼管焊制三通,支管開(kāi)孔應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)于承受干管軸向荷載較大的直埋敷設(shè)管道,應(yīng)考慮三通干管的軸向補(bǔ)強(qiáng),其技術(shù)要求按《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81規(guī)定執(zhí)行。
熱力網(wǎng)保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):《設(shè)備及管道絕熱技術(shù)通則》GB/T4272;《設(shè)備和管道絕熱設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB/T8175;《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50264。
保溫目的:減少熱損失、節(jié)能;運(yùn)行人員安全;保證用戶(hù)用熱需求。
保溫材料選用原則:
工作溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.08W∕(m?K),
有隨溫度變化的導(dǎo)熱系數(shù)方程式或圖表;松散或可壓縮的保溫材料應(yīng)有使用密度下的導(dǎo)熱系數(shù)方程式或圖表;密度不應(yīng)大于300kg/m3;
硬質(zhì)預(yù)制成型制品抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于0.3MPa;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0.2MPa。
其它:吸水率低、對(duì)環(huán)境人體危害小、對(duì)管道無(wú)腐蝕。
直埋敷設(shè)熱水管道:
采用鋼管、保溫層、外護(hù)管結(jié)合成一體的預(yù)制管。
符合《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》CJ/T114和《玻璃纖維增強(qiáng)塑料外護(hù)層聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》CJ/T129的規(guī)定。
保溫計(jì)算:計(jì)算管網(wǎng)散熱損失、供熱介質(zhì)溫降,確定經(jīng)濟(jì)保溫厚度。
管網(wǎng)水力計(jì)算:
計(jì)算參數(shù)確定:
計(jì)算流量選取原則:
從熱源引出的主管按熱源最大能力計(jì)算;
直接與用戶(hù)連接的支管按用戶(hù)遠(yuǎn)期負(fù)荷計(jì)算;
主干管或分支干管按各用戶(hù)計(jì)算流量之和計(jì)算。
計(jì)算長(zhǎng)度:管道幾何展開(kāi)長(zhǎng)度和管件局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度。
Lj=(1+α)Lz
Lj—計(jì)算長(zhǎng)度,(m);Lz—幾何展開(kāi)長(zhǎng)度,(m);
α—局部阻力與沿程阻力的比值。
主干線單位長(zhǎng)度允許壓降:Δh=ΔP/Lj
Δh—單位長(zhǎng)度允許壓降(Pa/m);
Lj—主干線計(jì)算長(zhǎng)度(m);ΔP —主干線壓差(Pa)。
介質(zhì)允許流速:
管網(wǎng)管徑:
式中:Dn—管道內(nèi)徑(mm);Q —計(jì)算流量(m3/h);
w —介質(zhì)流速(m/s)。
壓力損失:△P = P1+P2+P3
式中:P1—沿程阻力;P2—局部阻力;P3—靜壓力。
管網(wǎng)水力計(jì)算表
動(dòng)態(tài)水力工況分析:
動(dòng)態(tài)水力分析條件:輸送距離長(zhǎng)、地形高差大、壓力高、溫度高、可靠性要求高。
動(dòng)態(tài)水力分析內(nèi)容:循環(huán)泵或中繼泵、輸送干線閥門(mén)、換熱器等發(fā)生事故時(shí)的壓力瞬變。
安全保護(hù)措施:
(1)設(shè)置氮?dú)舛▔汗蓿?/p>
(2)設(shè)置靜壓分區(qū)閥;
(3)設(shè)置緊急泄水閥;
(4)延長(zhǎng)主閥關(guān)閉時(shí)間;
(5)循環(huán)泵、中繼泵與輸送干線的分段閥聯(lián)鎖控制;
(6)提高管道和設(shè)備的承壓等級(jí);
(7)適當(dāng)提高定壓或靜壓水平;
(8)增加事故補(bǔ)水能力。
熱網(wǎng)設(shè)備選擇:
熱網(wǎng)循環(huán)水泵:泵的總流量應(yīng)不小于管網(wǎng)總設(shè)計(jì)流量;
泵的揚(yáng)程不小于設(shè)計(jì)流量下熱源、熱網(wǎng)、最不利用戶(hù)壓力損失之和;
并聯(lián)運(yùn)行水泵的特性曲線宜相同;
泵的承壓、耐溫能力應(yīng)與熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)相適應(yīng);
應(yīng)減少并聯(lián)水泵臺(tái)數(shù),3臺(tái)或3臺(tái)以下循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí),應(yīng)設(shè)備用泵,當(dāng)4臺(tái)或4臺(tái)以上泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí),可不設(shè)備用泵;多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行或質(zhì)量調(diào)節(jié)的單熱源供熱系統(tǒng),采用調(diào)速泵。
熱網(wǎng)補(bǔ)水泵:閉式熱力網(wǎng)補(bǔ)水裝置的流量,應(yīng)不小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的2%;事故補(bǔ)水量不小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的4%;
開(kāi)式熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵的流量,應(yīng)不小于生活熱水最大設(shè)計(jì)流量和供熱系統(tǒng)泄漏量之和;
閉式熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵應(yīng)不少于二臺(tái),可不設(shè)備用泵;開(kāi)式熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵不宜少于三臺(tái),其中一臺(tái)備用
事故補(bǔ)水時(shí),軟化除氧水量不足,可補(bǔ)充工業(yè)水。
熱力管道位移及補(bǔ)償方式:
熱位移:管道內(nèi)介質(zhì)溫度高于周?chē)h(huán)境溫度,因熱脹而產(chǎn)生的伸長(zhǎng)。
熱補(bǔ)償:管道的補(bǔ)償可采用自然補(bǔ)償和利用補(bǔ)償器補(bǔ)償兩種方式。
自然補(bǔ)償是利用管道布置的自然彎曲和扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生變形來(lái)吸收管道的熱伸長(zhǎng),以消除管道的熱應(yīng)力。應(yīng)盡量采用自然補(bǔ)償,當(dāng)自然補(bǔ)償無(wú)法滿足補(bǔ)償要求時(shí),可設(shè)置補(bǔ)償器進(jìn)行熱補(bǔ)償。選擇補(bǔ)償器時(shí),應(yīng)根據(jù)敷設(shè)條件,采用維修工作量小,工作可靠,價(jià)格低廉的補(bǔ)償器。
補(bǔ)償器:方型補(bǔ)償器;波紋補(bǔ)償器;套筒補(bǔ)償器;球形補(bǔ)償器。
波紋補(bǔ)償器:由單層或多層薄壁金屬管制成的具有軸向波紋的補(bǔ)償設(shè)備,占地小,介質(zhì)流動(dòng)阻力小。
套筒補(bǔ)償器:由套管和外殼管組成,其補(bǔ)償能力大,占地小,介質(zhì)流動(dòng)阻力小。
球形補(bǔ)償器:由球體及外殼組成,能作空間變形,補(bǔ)償能力大,安裝方便。
管道應(yīng)力計(jì)算和作用力計(jì)算:
(一)熱力管道應(yīng)力計(jì)算:
原則:采用應(yīng)力分類(lèi)法。
一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、峰值應(yīng)力。
一次應(yīng)力:管道由內(nèi)壓、持續(xù)外載引起的應(yīng)力屬于一次應(yīng)力,應(yīng)力驗(yàn)算采用彈性分析和極限分析;
二次應(yīng)力:管道由熱脹冷縮等變形受約束產(chǎn)生的應(yīng)力,屬于二次應(yīng)力,應(yīng)力驗(yàn)算采用安定性分析;
峰值應(yīng)力:管件由于局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)等產(chǎn)生的應(yīng)力,屬于峰值應(yīng)力,應(yīng)力驗(yàn)算采用疲勞分析。
計(jì)算目的:判斷管道是否安全。提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)。
管道作用力計(jì)算:熱脹冷縮受約束產(chǎn)生的作用力;內(nèi)壓產(chǎn)生的不平衡力;活動(dòng)端位移產(chǎn)生的作用力。
(二)管道作用力計(jì)算
固定支架推力計(jì)算:
(1)架空和溝道敷設(shè)
摩擦力:
,內(nèi)壓力:
式中: Pm —摩擦力(N);
q—單位長(zhǎng)度結(jié)構(gòu)荷重,(N/m);μ—摩擦系數(shù);
L—管段計(jì)算長(zhǎng)度(m);Pn—內(nèi)壓力(MPa);
P—工作壓力(MPa);F—管道截面積(cm2)。
2)直埋敷設(shè)
摩擦力:Pm=μ·ρ·[π Dc·(H+Dc/2)·g]/V
式中: Pm—每米管道的摩擦力(N/m);
H—管頂覆土深度(m);
μ—摩擦系數(shù);Dc—保溫管外徑(m);
ρ—土壤密度(kg/m3)。
補(bǔ)償器推力及內(nèi)壓力的計(jì)算與架空和溝道敷設(shè)計(jì)算方法相同。
(三)管道作用力合成
(1)地上敷設(shè)和管溝敷設(shè)管道
固定點(diǎn)兩側(cè)管段由熱脹冷縮受約束引起的作用力和活動(dòng)端位移產(chǎn)生的作用力的合力相互抵消時(shí),較小方向作用力應(yīng)乘以0.7抵消系數(shù);固定點(diǎn)兩側(cè)管段內(nèi)壓不平衡力抵消系數(shù)?。薄?/p>
(2)直埋敷設(shè)熱水管道
直埋敷設(shè)熱水管道應(yīng)按《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81的規(guī)定執(zhí)行。
(四)管道支吊架類(lèi)型
支架:固定支架,活動(dòng)支架。
吊架:剛性吊架,彈簧吊架。
(五)活動(dòng)支架間距計(jì)算
式中:Lmax—支吊架允許的最大間距(m);
Et—鋼材彈性模量(MPa);q—管道單位重量(N/m);
w—管子斷面抗彎矩(cm3);Φ—管子環(huán)向焊縫系數(shù)。
水平90°彎管兩端支吊架間的展開(kāi)長(zhǎng)度,不應(yīng)大于水平直管段上支吊架最大允許間距的0.73倍。
固定支架不僅承受管道的垂直荷載,還承受管道各向的推力和力矩,間距滿足以下條件:
管道在兩固定架的熱伸長(zhǎng)值,不得超過(guò)兩固定架間補(bǔ)償器的允許補(bǔ)償值。
管道的垂直荷重和各向推力和力矩,不得超過(guò)固定架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算的允許值。
固定架的設(shè)置,應(yīng)能防止管道產(chǎn)生振動(dòng)。
固定架最大間距與管道直徑、介質(zhì)溫度和補(bǔ)償器類(lèi)型等有關(guān)。
中繼泵站與熱力站:
(一)中繼泵站設(shè)置原則
距離遠(yuǎn)、高差大、管網(wǎng)允許壓力有限時(shí),為滿足末端用戶(hù)要求,降低電耗,節(jié)省費(fèi)用,需設(shè)置中繼泵站。
泵站可設(shè)在供水或回水管上,優(yōu)先考慮回水加壓。泵站位置及水泵揚(yáng)程在水力計(jì)算的基礎(chǔ)上,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。
中繼泵站不應(yīng)建在環(huán)狀管網(wǎng)的環(huán)線上。
(二)中繼泵站布置
(1)相鄰兩個(gè)機(jī)組基礎(chǔ)間的凈距
1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量小于或等于55kW時(shí),不小于0.8m;
2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量大于55kW時(shí),不小于1.2m;
(2)就地檢修時(shí),至少在每個(gè)機(jī)組一側(cè)留有大于水泵機(jī)組寬度加0.5m的通道;
(3)相鄰兩個(gè)機(jī)組突出部分的凈距以及突出部分與墻壁間的凈距,應(yīng)保證泵軸和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 在檢修時(shí)能拆卸,并不應(yīng)小于0.7m,如電動(dòng)機(jī)容量大于55kW,則不應(yīng)小于1.0m;
(4)中繼泵站的主要通道寬度不應(yīng)小于1.2m;
(5)水泵基礎(chǔ)應(yīng)高出站內(nèi)地坪0.15m以上。
(6)水泵吸入母管和壓出母管之間應(yīng)設(shè)裝有止回閥的旁通管。旁通管管徑宜與母管等徑。
(7)中繼泵站水泵入口處應(yīng)設(shè)除污裝置。
(三)熱力站
作用:連接熱網(wǎng)和熱用戶(hù)的中間設(shè)備,其作用如下:
(1)將熱量從熱網(wǎng)轉(zhuǎn)移到熱用戶(hù)。
(2)將熱源的參數(shù)變換為用戶(hù)所需的參數(shù),以保證用戶(hù)系統(tǒng) 安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
(3)檢測(cè)和計(jì)量熱用戶(hù)耗熱量。
類(lèi)型:
根據(jù)管網(wǎng)介質(zhì)分為:水水熱力站和汽水熱力站;
根據(jù)設(shè)備型式分為:有人值守?zé)崃φ竞蜔o(wú)人值守?zé)崃φ荆?/p>
根據(jù)服務(wù)對(duì)象分為:工業(yè)熱力站和民用熱力站。
供熱規(guī)模:
熱力站最佳規(guī)模,應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。不具備技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較條件時(shí),熱力站的規(guī)模宜按下列原則確定:
(1)新建居住區(qū),最大規(guī)模以供熱范圍不超過(guò)本街區(qū)為限。
(2)已有采暖系統(tǒng)小區(qū),在減少改造工程量的前提下,宜減少熱力站的個(gè)數(shù)。
(3)工業(yè)熱力站,通常一個(gè)單位或數(shù)個(gè)臨近單位設(shè)置一個(gè)熱力站。
水水熱力站內(nèi)主要設(shè)備:組合式換熱機(jī)組(板式換熱器、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵、除污器及部分控制儀表)、全自動(dòng)軟水器、補(bǔ)水箱等。
熱力站換熱器選擇:
1)選用工作可靠、傳熱性能良好的換熱器;
2)換熱器可不設(shè)備用。換熱器臺(tái)數(shù)和單臺(tái)能力的確定應(yīng)適應(yīng)熱負(fù)荷的分期增長(zhǎng),并考慮供熱可靠性的需要;
循環(huán)水泵選擇:
1)水泵流量應(yīng)不小于所有用戶(hù)的設(shè)計(jì)流量之和;
2)水泵揚(yáng)程應(yīng)不小于換熱器、站內(nèi)管道設(shè)備、主干線和最不利用戶(hù)內(nèi)部系統(tǒng)阻力之和;
3)水泵臺(tái)數(shù)應(yīng)不少于2臺(tái),其中1臺(tái)備用。
當(dāng)采用質(zhì)—量調(diào)節(jié)或考慮用戶(hù)自主調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)選用調(diào)速泵。
水處理設(shè)備:間接連接采暖系統(tǒng)的補(bǔ)水質(zhì)量應(yīng)保證換熱器不結(jié)垢,采用化學(xué)軟化處理時(shí),水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合以下規(guī)定:
補(bǔ)水裝置選擇:
1)水泵流量為正常補(bǔ)水量的4~5倍,正常補(bǔ)水量采用系統(tǒng)水容量的1%;
2)水泵的揚(yáng)程不應(yīng)小于補(bǔ)水點(diǎn)壓力加30~50kPa;
3)水泵臺(tái)數(shù)不宜少于2臺(tái),其中一臺(tái)備用;
4)補(bǔ)給水箱的有效容積可按1~1.5小時(shí)的正常補(bǔ)水量考慮。
熱力管道施工驗(yàn)收:
(一)質(zhì)量復(fù)驗(yàn)報(bào)告
復(fù)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括材料品種名稱(chēng)、材料代號(hào)、鋼材規(guī)格、鋼廠名稱(chēng)及鋼材爐批號(hào)、數(shù)據(jù)來(lái)源、化學(xué)成分、機(jī)械性能。
(二)補(bǔ)償器安裝
方形補(bǔ)償器:
水平安裝時(shí),垂直臂應(yīng)水平放置,平行臂與管道坡度相同;
垂直安裝時(shí),不得在彎管上開(kāi)孔安裝放風(fēng)和排水管;
補(bǔ)償器處滑托處的預(yù)偏移量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;
冷緊應(yīng)在兩端同時(shí)、均勻?qū)ΨQ(chēng)進(jìn)行,允許誤差為10mm。
球形補(bǔ)償器:
與球形補(bǔ)償器相連的兩垂直臂傾斜角度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,外伸部分應(yīng)與管道坡度保持一致。
試運(yùn)行期間在工作壓力和溫度下觀察應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,密封良好。
波紋補(bǔ)償器:
波紋補(bǔ)償器應(yīng)與管道保持同軸;
有流向標(biāo)記的補(bǔ)償器,應(yīng)使流向標(biāo)記與管道介質(zhì)流向一致;
套筒補(bǔ)償器:
補(bǔ)償器要與管道保持同軸;
補(bǔ)償器芯管外露長(zhǎng)度不大于規(guī)定的伸縮長(zhǎng)度,芯管端部與套管內(nèi)擋圈之間的距離應(yīng)大于管道冷收縮量;
成型填料圈密封的套筒補(bǔ)償器,填料品種及規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定,填料圈接口應(yīng)做成與填料箱圓柱軸線成45°斜面,填料逐圈裝入,壓緊,各圈接口應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)。
非成型填料補(bǔ)償器,密封填料按規(guī)定壓力均勻注壓。
(三)試壓、清洗、吹掃
試壓:管道安裝質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定,材料、設(shè)備資料齊全。
試驗(yàn)方案經(jīng)有關(guān)單位審查同意。對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)、安全交底。
各種支架已安裝調(diào)整完畢,固定支架混凝土已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,回填土及填充物滿足設(shè)計(jì)要求;
焊接質(zhì)量外觀檢驗(yàn)合格,焊縫無(wú)損檢驗(yàn)合格;
安全閥、爆破片及儀表組件等已拆除或加盲板隔離,加盲板處有明顯的標(biāo)記并作記錄,安全閥全開(kāi),填料密實(shí);
管道自由端加固裝置安裝完成,確認(rèn)安全可靠,試驗(yàn)管道與無(wú)關(guān)系統(tǒng)隔開(kāi),不得影響其它系統(tǒng)安全;
壓力表已校驗(yàn),精度不低于1.5級(jí),表滿量程達(dá)到試驗(yàn)壓力1.5~2倍,不少于兩支;安裝在試驗(yàn)泵出口和試驗(yàn)系統(tǒng)末端。
壓力試驗(yàn)前應(yīng)劃定工作區(qū),并設(shè)標(biāo)志,無(wú)關(guān)人員不得進(jìn)入;
檢查室、管溝及直埋管道的溝槽中有可靠的排水系統(tǒng);
試壓現(xiàn)場(chǎng)清理完畢,具備對(duì)試驗(yàn)管道和設(shè)備進(jìn)行檢查的條件。
管道清洗:
將不能與管道同時(shí)清洗的儀表等與清洗管道隔開(kāi);
支架的牢固程度能承受清洗時(shí)的沖擊力;
管道的排水裝置應(yīng)滿足排放水量的要求,并能將臟物排除;
清洗裝置安裝完畢并經(jīng)檢查合格。
蒸汽吹掃:
吹掃前應(yīng)緩慢升溫暖管,恒溫1小時(shí)后進(jìn)行吹掃;
吹掃用蒸汽壓力和流量應(yīng)按計(jì)算確定;
吹掃次數(shù)一般為2~3次,每次間隔時(shí)間為2~4小時(shí);
吹掃用排汽管的管徑應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定并能將臟物排出,管口朝向、高度、傾角應(yīng)計(jì)算確定,要保證安全可靠。
管道清洗示意圖:
集中供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:
動(dòng)力管道定義:
《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則》將壓力管道劃分為GA、GB、GC、GD四大類(lèi),其中GD類(lèi)管道即為動(dòng)力管道,具體指火力發(fā)電廠用于輸送蒸汽、汽水兩相介質(zhì)的管道。
根據(jù)動(dòng)力管道設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的不同,又劃分為GD1級(jí)、GD2級(jí)管道。
GD1級(jí): 設(shè)計(jì)壓力≥6.3MPa,或者設(shè)計(jì)溫度≥400℃的管道。
GD2級(jí):設(shè)計(jì)壓力<6.3MPa,且設(shè)計(jì)溫度<400℃的管道。
常用規(guī)范:
—《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》
—《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》
—《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
—《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》
—《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收規(guī)范》
—《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》
—《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》
—《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》
—《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工規(guī)范》
—《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》
火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程:
火力發(fā)電廠指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能加熱水,使水變成高溫、高壓蒸汽,再由蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電方式的總稱(chēng)。
主要生產(chǎn)過(guò)程:燃料在鍋爐中燃燒加熱,使水變成蒸汽,將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能,蒸汽壓力推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn),熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,然后汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。它由5個(gè)系統(tǒng)組成:燃料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。最主要的設(shè)備是鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。
按鍋爐出口蒸汽壓力和溫度分類(lèi)如下:
動(dòng)力管道設(shè)計(jì)的一般規(guī)定:
管道設(shè)計(jì)一般要求:根據(jù)工藝系統(tǒng)和實(shí)際布置條件進(jìn)行,做到:
選材正確、布置合理、補(bǔ)償良好、疏水通暢、流阻較小、造價(jià)低廉、支吊合理、安裝維修方便、擴(kuò)建靈活、整齊美觀,并應(yīng)避免水擊、共振和降低噪聲。
設(shè)計(jì)參數(shù):
設(shè)計(jì)壓力:介質(zhì)最大工作壓力。水管道應(yīng)包括水柱靜壓的影響,當(dāng)其低于額定壓力的3%時(shí),可不考慮。
設(shè)計(jì)溫度:介質(zhì)的最高工作溫度。
動(dòng)力管道的允許工作壓力與公稱(chēng)壓力換算:
式中:[p]—允許的工作壓力,MPa;
PN— 管道公稱(chēng)壓力,MPa;
[σ]t— 鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力,MPa;
[σ]s— 鋼材在指定的某一溫度下的許用應(yīng)力,MPa。
動(dòng)力管道管材選擇:
動(dòng)力管道水壓試驗(yàn)要求:
水壓試驗(yàn)用于檢驗(yàn)管子和附件的強(qiáng)度及管系的嚴(yán)密性。
試驗(yàn)壓力:不小于1.5倍設(shè)計(jì)壓力,且不小于0.2MPa。
試驗(yàn)用水溫度:5~70℃,環(huán)境溫度不低于5℃。
試驗(yàn)水質(zhì):必須清潔且對(duì)管道系統(tǒng)材料的腐蝕性要小。奧氏體不銹鋼管道采用飲用水,且氯離子含量不超過(guò)25mg/L。
亞臨界及以上參數(shù)機(jī)組的主蒸汽管道和再熱蒸汽管道焊縫可采用無(wú)損探傷來(lái)代替水壓試驗(yàn)。
探傷要求符合《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范(鋼制承壓管道對(duì)接焊縫射線檢驗(yàn)篇)》的規(guī)定。
管道附件選擇原則:
附件材料:彎管、彎頭、異徑管、三通、封頭堵頭的材料應(yīng)與所連接的管材一致。法蘭組件的材料,應(yīng)根據(jù)管道的設(shè)計(jì)參數(shù)選用。
附件型式:
法蘭:設(shè)計(jì)溫度≤300℃,PN≤2.5, 選用平焊法蘭;
設(shè)計(jì)溫度>300℃ 或PN≥4,選用對(duì)焊法蘭。
彎管及彎頭:PN≥6.3,采用中頻加熱彎管或符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的彎頭;PN<6.3,采用熱成型彎頭; PN<1.0、DN<50采用冷彎彎管。
異徑管:PN≤2.5,用焊制異徑管,PN≥4.0用模壓異徑管。
封頭、堵頭: 采用橢球形封頭、球形封頭或?qū)付骂^。
PN≤2.5采用平焊堵頭、帶加強(qiáng)筋焊接堵頭或錐形封頭。
動(dòng)力管道三通型式選用表
動(dòng)力管道法蘭型式選用表
動(dòng)力管道閥門(mén)選擇原則:
根據(jù)系統(tǒng)的參數(shù)、通徑、泄漏等級(jí)、啟閉時(shí)間選擇,布置在便于操作、維護(hù)和檢修的地方。
閘閥:關(guān)斷用,要求流阻較小或介質(zhì)需兩個(gè)方向流動(dòng)時(shí)選用。
截止閥:關(guān)斷用,要求嚴(yán)密性較高時(shí),選用截止閥。
球閥:調(diào)節(jié)或關(guān)斷用。要求迅速關(guān)斷開(kāi)啟時(shí),選用球閥。
調(diào)節(jié)閥:根據(jù)調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)范圍選用。不宜作關(guān)斷閥使用。
疏水閥:水平安裝。按疏水量、選用倍率和最大連續(xù)排水量選擇。
蝶閥:宜用于全開(kāi)、全關(guān),也可作調(diào)節(jié)用。
安全閥:根據(jù)介質(zhì)流量和參數(shù)選擇。水管道采用微啟式安全閥;蒸汽管道根據(jù)介質(zhì)種類(lèi)、排放量大小采用全啟式或微啟式安全閥。
動(dòng)力管道何時(shí)需要設(shè)置旁通閥:
(1)汽輪機(jī)自動(dòng)主汽閥前的電動(dòng)主閘閥,裝設(shè)旁通閥;
(2)截止閥:作用在閥座上的力超過(guò)50kN時(shí),設(shè)旁通閥;
(3)手動(dòng)閘閥,滿足以下條件設(shè)旁通閥;
何時(shí)需要設(shè)置電動(dòng)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置:
(1)按生產(chǎn)過(guò)程的要求,需頻繁啟閉或遠(yuǎn)方操作時(shí)。
(2)閥門(mén)裝設(shè)在手動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)的地方,或必須在兩個(gè)及以上的地方操作時(shí)。
(3)扭轉(zhuǎn)力矩較大,或開(kāi)關(guān)閥門(mén)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)。
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置:供電系統(tǒng)簡(jiǎn)單,敷設(shè)方便,但用于有爆炸性氣體或物料積聚及高溫潮濕雨淋的場(chǎng)所時(shí),應(yīng)選用相應(yīng)防護(hù)等級(jí)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。
氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置: 動(dòng)作快、受環(huán)境條影響小,但應(yīng)有可靠的供氣系統(tǒng)及氣源設(shè)施。
動(dòng)力管道及其附件的布置:
一般規(guī)定:管道應(yīng)結(jié)合設(shè)備及建筑結(jié)構(gòu)情況布置,管道交叉較多時(shí),宜分層布置。管道與墻、梁、柱及設(shè)備之間等凈空距離:
不保溫管道:管子外壁與墻之間距離不小于200mm,管子外壁與地面距離 不小于350mm,兩管外壁之間的距離不小于200mm。
保溫管道:保溫表面與墻之間距離不小于150mm。保溫表面與地面距離不小于300mm。兩管保溫表面之間距離不小于150mm。
管道保溫表面與通道之間距離不小于2m。管道橫跨扶梯上空,保溫表面至扶梯傾斜面的垂直距離h,不小于表中數(shù)值。
附件布置一般規(guī)定:
兩個(gè)成型附件相連接時(shí),宜裝設(shè)一段直管。DN≥150管道,不小于200mm; DN150管道,不小于150mm。
管道的最小疏放水坡度:
管道的最小疏放水坡度按下列要求確定:
蒸汽管道:溫度<430℃,0.002;溫度≥430℃,0.004;
水管道:0.002;疏水、排污管道:0.003;
各類(lèi)母管:0.001~0.002。
動(dòng)力管道的補(bǔ)償:應(yīng)充分利用管道本身柔性來(lái)補(bǔ)償管道的熱膨脹。自補(bǔ)償不能滿足要求時(shí),須增設(shè)補(bǔ)償器。主蒸汽、再熱蒸汽、汽輪機(jī)抽汽、輔助蒸汽、高溫軸封供汽及高壓給水管道應(yīng)按照《汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行電子計(jì)算機(jī)計(jì)算。
動(dòng)力管道的冷緊要求:設(shè)計(jì)溫度在430℃及以上的管道宜進(jìn)行冷緊,冷緊比(即冷緊值與全補(bǔ)償值之比)不宜小于0.7;其他管道,需減小工作狀態(tài)下對(duì)設(shè)備的推力和力矩時(shí),也可冷緊。
管道支吊架設(shè)計(jì):
一般規(guī)定:管道支吊架應(yīng)根據(jù)管道系統(tǒng)的總體布置綜合確定。支吊系統(tǒng)合理承受管道的動(dòng)荷載、靜荷載和偶然荷載,合理約束管道位移,防止管道振動(dòng)。在各種工況下,管道應(yīng)力均在允許范圍內(nèi)。滿足管道所連設(shè)備對(duì)接口推力(力矩)的限制要求。確定支吊架間距時(shí),應(yīng)滿足管道強(qiáng)度、剛度、防振動(dòng)的要求。
支吊架型式:
固定支架:用于管道上不允許有任何方向的線位移和角位移的支承點(diǎn)。
滑動(dòng)支架或剛性吊架:用于不允許有垂直位移的支吊點(diǎn)。
滾動(dòng)支架:用于不允許有垂直位移且需減小支架摩擦力的支撐點(diǎn)。
彈簧支吊架:用于有垂直位移的支吊點(diǎn)。
導(dǎo)向裝置:用于需引導(dǎo)管道某方向位移而限制其他方向位移的地方。
管道疏放水、放氣系統(tǒng):
一般規(guī)定:簡(jiǎn)單可靠,布置合理,便于維修擴(kuò)建。疏水管道應(yīng)按運(yùn)行壓力相近者分組,分別接入不同壓力的疏水箱。放水、放氣漏斗的布置,應(yīng)保證不危及設(shè)備和人身的安全,操作時(shí)能看見(jiàn)工質(zhì)的流動(dòng)情況。
下列地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置經(jīng)常疏水、啟動(dòng)疏水、放水、放氣裝置。
經(jīng)常疏水:經(jīng)常處于熱備用狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)汽管段的低位點(diǎn),蒸汽不經(jīng)常流通的管道死端,且是管道的低位點(diǎn),飽和蒸汽管道和蒸汽伴熱管道的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。
啟動(dòng)疏水:分段暖管的管段末端,水平管道上每隔100~150m處。裝設(shè)經(jīng)常疏水裝置處,同時(shí)應(yīng)裝設(shè)啟動(dòng)疏水和放水裝置。所有可能積水而又需要及時(shí)疏出的低位點(diǎn)。
放水裝置:設(shè)在管道可能積水的低位點(diǎn)。
放氣裝置:水管道的最高位點(diǎn),水壓試驗(yàn)的蒸汽管道最高位點(diǎn)。
PN≥4.0MPa:管道疏放水、放氣裝置應(yīng)串聯(lián)裝設(shè)兩個(gè)截止閥;
PN≤2.5MPa:管道疏放水,放氣裝置宜裝設(shè)一個(gè)截止閥。
PN≥6.3MPa:管道經(jīng)常疏水宜裝設(shè)節(jié)流裝置或疏水閥,節(jié)流裝置后的閥門(mén)用節(jié)流閥;
蒸汽壓力很低時(shí),可采用U型水封裝置。
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