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1、供热管道设计,山东省城乡规划设计研究院 郭柱道电话：18653179851 电子邮箱：,主要内容,城市热力网设计规范 CJJ34-2002 城镇供热管网工程施及验收规范 CJJ28-2004,第一部分 城市热力网设计规范,概述 热负荷的确定 供热管网形式及供热介质确定 管网布置与敷设 管网水力计算 管道应力计算 管道保温与防腐,一、概 述,（一）集中供热系统的定义 集中供热系统是指一个或多个集中的热源通过供热管网向多个热用户供应热能的系统，它主要由热源、热网和热用户组成。,（二）集中供热系统分类,集中供热系统分类方式有三种，可以根据热源分类、根据热媒分类、根据供热管网分类。 1、根据热源形式不
2、同分为：热电厂供热系统、区域锅炉房供热系统、地热供热系统、工业余热供热系统、核供热堆和太阳能供热系统。 2、根据热媒不同分为：蒸汽供热系统和热水供热系统 3、根据供热管网的不同分为：单管制、双管制及多管制。,（三）供热管道类别,压力管道设计类别分为长输管道（GA类）、公用管道（GB类）及工业管道（GC类） 供热管道(热力管道 )属于GB类、GB2级公用管道。 城市热力网设计规范CJJ34-2002适用范围： （1）供热热水介质设计压力小于或等于2.5MPa，温度小于或等于200C； （2）供热蒸汽介质设计压力小于等于1.6MPa, 温度小于或等于350C。 符合上述参数的供热管道同时属于GC类
3、、GC2级工业管道。,（四）供热管网,供热管网按其平面布置形式可分为：支状管网、环状管网和多管制管网。 供热管网敷设方式分为：地上敷设和地下敷设两种方式。地上敷设又分为低、中、高支架敷设。地下敷设又分为直埋敷设和管沟敷设。,（五）城市热力网管道附件,管道附件包括弯头、异径管、三通、法兰、阀门及放气、放水装置等。,二、热负荷确定,热负荷包括民用建筑热负荷与工业建筑热负荷。 1、民用建筑热负荷 民用建筑的采暖、通风、空调及生活热水供应等热负荷 2、工业建筑热负荷 生产工艺热负荷： 生活热负荷: 工业建筑的采暖、通风、空调热负荷:,1、民用建筑热负荷确定,（1）采暖热负荷: Qh=qhA10-3 k
4、W 采暖热指标的推荐值qh,（2）通风热负荷,通风热负荷: Qv=KvQh kW Kv一般可取0.30.5， Qh采暖热负荷 A建筑面积。 主要由通风换气产生。,（3）空调热负荷,空调热负荷: 空调冬季热负荷： Qa=qaA10-3 kW qa空调热指标W/m2(看表中数据有什么律？） qc空调冷指标W/m2 A-建筑面积 空调夏季热负荷（为什么？）： Qc=qcA10-3 /COP kW COP-吸收式制冷制冷系数,吸收式制冷的原理,对吸收式制冷机 夏季耗费热量才能制取冷量 COP的定义 COP 衡量空调设备性能的参数 对电制冷:COP=制冷量/耗功量 对吸收式制冷:COP=制冷量/耗热量,
5、（4）生活热水热负荷,生活热水平均热负荷 Qw.a=qwA10-3 kW qw-生活热水热指标，查表3.1.2-3 （主干线采用平均热负荷） 生活热水最大热负荷 Qw.max=KhQw.a kW Kh-小时变化系数,2、工业建筑热负荷确定,生产工艺热负荷：根据工艺调查 生活热负荷： 干线采用生活平均热负荷计算 支线采用生活平均热负荷（有储水箱）或最大热负荷（无储水箱） 工业建筑的采暖、通风、空调热负荷：按照年燃料耗量计算 以热电厂为热源的城市热力网，应发展非采暖期热负荷（制冷热负荷和季节性生产热负荷）利于夏季用电消峰填谷。,三、供热管网形式及供热介质确定,1、供热介质确定：水、蒸汽 热网主要以
6、生产工艺负荷为主，则以工艺要求介质为主（如蒸汽或水）。 当采暖、通风为主要负荷，生产工艺需要蒸汽时，则采用热水、蒸汽并行。 2、供热介质温度确定 热电厂或区域锅炉房：热水供水110150 回水70,三、供热管网形式及供热介质确定,3、水质标准（适用于热电厂和区域锅炉房的热水系统） 补水水质符合下列规定： 悬浮物 小于或等于5mg/L 总硬度 小于或等于0.6mmol/L 溶解氧 小于或等于0.1mg/L 含油量 小于或等于2mg/L PH值（25） 712,三、供热管网形式及供热介质确定,4、供热管网形式 热水双管制、多管制 蒸汽单管、双管、多管 热水管网宜采用闭式双管制 供热面积比较大（大于
7、1000万）的系统,应采用多热源供 热,各热源热力干线应联通。,四、管网水力计算,1、水力计算目的：确定管网流量、管径、设备大小，计算管网阻力损失。 2、水力计算内容：确定管径、水泵流量扬程大小、定压设备大小、系统压力工况（绘制水压图、根据水压图确定管网中各点压力）,四、管网水力计算,热负荷流量管径阻力损失 3、管网设计流量确定（根据管段热负荷） 采暖、空调、通风用户流量： （适用于闭式热水系统） t1、t2-热网供回水温度 对开式热水供应系统： t1-热网供水温度 tw0-冷水计算温度,t/h,四、管网水力计算,4、热水管网水力计算方法 （1）根据负荷确定管段流量 （2）根据管段流量和管网推
8、荐经济比摩阻，查热水管网水力计算表，得到管径和实际比摩阻R。 推荐比摩阻：主干线3070Pa/m, 支线介质流速 3.5m/s, R300Pa/m 对于剩余压头，一般在用户入口处设置调压板、调压 阀门或流量调节设备（如差压控制阀）。 （3）根据热力管网补偿器的类型，确定沿程阻力和局部阻力的比值，即可得到热网各管段及最不利管段总阻力损失。 可查表7.3.8，L为管段长度。,四、管网水力计算,5、蒸汽管网水力计算 （1）根据负荷确定管网蒸汽流量 蒸汽流量应按各用户的最大蒸汽流量乘以同时使用系数。 （2）根据管线起点压力和用户所需压力，确定管线允许压力降 （3）根据允许压力降和蒸汽流量，确定各管段直
9、径。,四、管网水力计算,蒸汽管网允许设计流速： 过热蒸汽管道：DN200mm, v80m/s DN 200mm v50m/s 饱和蒸汽管道：DN200mm, v60m/s DN 200mm v35m/s,四、管网水力计算,6、热水系统定压原理及设备 （1）定压目的：保持水力稳定 定压方式：氮气罐定压、补水泵定压、水箱定压 定压点位置：循环水泵吸入口。 定压点压力确定：一般情况下，应为系统最大充水高度+5mH2o裕量。,四、管网水力计算,6、热水系统定压原理及设备 （2）热水管网补水量：不应小于循环水量的2% 事故补水量不不应小于循环水量的4% 补水泵的选择：流量、扬程（定压点的压力） 补水泵不
10、应少于2台（闭式系统可不设备用泵，开式系统应设一台备用泵） 补水水质：软化水、除氧水（对大容量热源）,四、管网水力计算,7、水泵的选择性能曲线平缓 流量：管网总设计流量 扬程=热源阻力损失+热网阻力损失+最不利用户阻力损失 还应该考虑水泵的耐温、耐压 三台以下水泵并联运行，应设备用泵；四台以上，可不设。另外水泵入口吸入压力不应小于该点最高水温度对应的汽化压力+50kPa,四、管网水力计算,8、水压图的绘制 水力计算只能计算各管段的压力损失值，但不能确定管道中各点的压力。只有根据流体力学的原理才能确定各点的压力。,四、管网水力计算,（1）绘制水压 图的意义 确保用户需要的压力； 分析各个用户的压
11、力状况和网路的连接方式； 确定整个系统的自动控制及调节方案。,四、管网水力计算,（2）绘制水压图的基本要求 系统在停止或运行时， 1、与热网直连的用户，压力不能超过用户设备及管道构件的承压能力（不超压）。 2、在高温水的用户内，任一点的热媒压力不应低于该水温下的汽化压力加50kPa（不汽化）。 3、与热网直连的用户，在停止或运行时，回水管的压力都必须高于用户系统的充水高度。 （不倒空）,四、管网水力计算,4、网路中回水管的压力至少应高出大气压力5mH2o,（防止系统负压） 5、热水网路的热力站或用户入口处的资用压差，应满足热力站或用户需求。 （满足入口压力）,四、管网水力计算,（3）绘制水压
12、图的方法 1、确定基准面的高度，并给出水平坐标 一般以循环水泵中心线的高度为基准。 2、选定静水压线（水平直线）的位置 静水压线必须满足下列要求： （1）底层直连用户，散热设备的静水压力不能超过设备的承压能力。 （2）直连用户系统内不会出现汽化或倒空,四、管网水力计算,3、选定回水管的动水压 曲线的位置 回水管的动水压曲线应满足下列条件： （1）保证直连用户不倒空、网路任意一点压力不低于5mH2o （2）底层用户不超压。,四、管网水力计算,4、选定供水管的动水压 曲线的位置 供水管的动水压曲线应满足下列条件： （1）网路供水干管以及与直连用户的供水管，任意一点都不汽化。 （2）网路上任一点的供
13、 回水压差应满足用户或热力站所要求的循环压力,五、管道布置与敷设,1、布置原则： 穿越城市街道：平行于道路中心线，宜设在车行道以外。 穿越厂区：设在易于检修的地方 穿越非建筑区：沿公路敷设 热力管道可与自来水、电力电缆、通讯线路、压缩空气管道、压力排水管道、重油管道设在综合管沟之内，且热水管应在自来水、重油管道之上。,五、管道布置与敷设,2、敷设方式 厂区管道：地上敷设高、中、低支架 城市热网管道： 优先采用预制保温管直埋敷设，特殊情况时采用架空敷设。 地下敷设和直埋敷设管道与建筑物及其他管线之间的距离应符合规范表8.2.8。 燃气管道不得进入热力网管沟（强制条款）,五、管道布置与敷设,3、管
14、材 热力管道管材：无缝钢管、电弧焊或高频焊焊接钢管 热网凝水管道:采用具有防腐内衬、内防腐涂层的钢管或非金属管道 管材及钢制管件的钢材编号如下：,五、管道布置与敷设,4、管道连接 应尽量采用焊接，与阀门、设备之间需要拆卸时采用法兰连接，对DN25的放气阀，可采用螺纹丝接。 5、阀门及附件（露天敷设的管道、设备、附件及阀门） 在室外采暖计算温度（强制条款） TW-5的地区，凝结水放水阀门，不得采用灰铸铁制品 TW-10的地区，热水管道、设备附件均不得采用灰铸铁制品 TW-30的地区，热水管道应采用钢制阀门及附件。 城市蒸汽热力管网在任何条件下均应采用钢制阀门及附件,六、管道保温与防腐,1、供热管
15、道保温的目的 减少热损失，节约燃料，保证热媒使用温度。 实际经验，有保温的情况： 热水管道热损失占总输热量的5%8%； 蒸汽管道热损失占总输热量的8%12%； 保温费用占热网管道费用的25%40%。,六、管道保温与防腐,2、常用保温材料 （1）岩棉、石棉 ：隔音、保温 （2）矿渣棉：隔音、保温、不燃 （3）玻璃棉：用于预制保温管 （4）泡沫塑料：聚苯乙烯、聚氨酯 （5）膨胀珍珠岩： （6）膨胀桎石：,六、管道保温与防腐,3、对保温材料的要求 导热系数0.12W/m2. 密度350kg/m3 预制成型制品的抗压强度0.3MPa 4、保温管道结构钢管、保温层、外护管 地下敷设管道严禁在沟槽内用吸水
16、材料进行填充式保温； 阀门、法兰等部位宜采用可拆卸式保温结构。,5、外护管的种类 金属保护层：镀锌钢板、薄铝板，造价高、易腐蚀，一般用在架空管道。 毡类、布类保护层：玻璃布沥青油毡、铝箔、玻璃钢。 玻璃布沥青油毡遭受日晒容易断裂、一般用在室内管道或地沟内管道上。 玻璃钢一般用在直埋管道。 铝箔一般用在室内或室外架空管道上,六、管道保温与防腐,6、保温层的计算 保温计算的任务： 根据以下三者之一确定保温层厚度 （1）单位长度管道热损失小于规定值 （2）供热介质的温度降不超过规定值 （3）管道表面温度（蒸汽管道） 一般根据（1）确定出经济保温层厚度，若必须满足另外两项的要求，则必须根据要求计算确定,七、中继加压泵站,只有当供热地形复杂、供热距离长，或热水网络扩建时，才需要设置中继加压泵站。,七、中继加压泵站,1、热水网路末端用户设备超压,七、中继加压泵站,2、用户流量增大，水压 线坡度增大，后面用户资用压头无法满足要求,七、中继加压泵站,3、地形高差悬殊，热源在高处,低
