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城市供热管道工程【教学基本要求】通过学习，要求学生在对城市供热管道工程系统了解的基础上，掌握供热管网的埋地及架空敷设以及热力管道焊接保温的基本方法，使学生初步具备城市供热管道工程的基本知识的素质与能力。【学习重点】1、集中供热的基本形式；热媒种类与热源形式的确定2、热水供热与供热管网的连接方式；热水供应与供热管网的连接方式；蒸汽供热与供热管网的连接方式；集中供热热力站3、供热管网的布置形式；供热管网的敷设方式；供热管道的热胀及补偿器；供热管道支座；供热管网的附属设施及调节附件4、热力管道的焊接和保温【内容提要和学习指导】4.1 集中供热系统概述1. 供热系统的组成 热源:生产和制备一定参数(温度、压力)的热水或蒸汽的锅炉房或热电厂； 供热管网:输送和分配热媒的室外供热管路系统； 热用户:直接使用或消耗热能的室内采暖、通风空调、热水供应和生产工艺用热系统等。 工程上，把热源、热用户的散热设备分别设置，由室外管网和室内管道系统连接起来的供热系统称为集中供热系统。 2. 集中供热系统分类 (1)按热媒不同，分为热水供热系统和蒸汽供热系统。 (2)按热源不同，分为区域锅炉房供热系统和热电厂供热系统；另外，也有以核供热站、地热、工业余热等作为热源的供热系统。 (3)按供热管道的不同，可分为单管制、双管制和多管制的供热系统。 3. 集中供热的基本形式 （1）区域锅炉房供热系统 以区域锅炉房(内装置热水锅炉或蒸汽锅炉)为热源的供热系统，称为区域锅炉房供热系统，包括区域热水锅炉房供热系统、区域蒸汽锅炉房供热系统。（2）热电厂供热系统 以热电厂作为热源的供热系统称为热电厂供热系统。热电厂的主要设备是汽轮机，它驱动发电机产生电能，同时利用做功抽(排)汽供热。4. 热媒及热源的选择 （1）热媒种类：热水和蒸汽。比较：热水供热系统的热能利用率高、以蒸汽作为热媒的适用面广，能全面满足各种不同热用户的要求，特别是生产工艺用热。（2）热媒参数：低温热水：供水不超过100，通常供、回水设计温度为95/70、80/60；高温热水：给水温度高于100，通常供、回水设计温度为150/70、130/70、110/70。（3）热源形式：区域锅炉房集中供热、热电厂集中供热，此外也可以利用核能、地热、电能、以及工业余热作为集中供热系统的热源。5. 集中供热系统与供热管网的连接（1）热水供热系统与供热管网的连接方式：闭式系统：热用户不从热网中取用热水，热网循环水作为热媒，起转移热能的作用，供给用户热量。开式系统：热用户全部或部分地取用热网循环水，热网循环水直接消耗在生产和热水供应用户上，只有部分热媒返回热源。（2）热水供应系统与热网的连接方式：闭式热水供应系统：用户与热网的连接必须采用间接连接，在用户系统人口处设置水一水式加热器，可采用无储水箱的连接方式、设上部储水箱的连接方式、设容积式换热器的连接方式、设下部储水箱的连接方式、双级串联的连接方式及混联连接方式。开式热水供应系统：热网的热媒直接消耗于用户，热网与热水供应用户之间不再需要通过加热器连接，入口设备简单，节省了投资费用。但补给水量大，水处理设备与运行管理费用较高。（3）蒸汽供热系统与用户的连接方式：直接连接和间接连接4.2 集中供热系统的热力站主要设备1.喷射器喷射器可以使不同压力下的两种流体相互混合，在混合过程中进行能量交换，形成一种中间压力的混合流体，喷射器结构简单，工作可靠，在供热系统中得到广泛的应用。2.水加热器水加热器又叫换热器，是用来把温度较高流体的热能传递给温度较低流体的一种热交换设备。换热器可集中设在热电站或锅炉房内，也可以根据需要放在热力站或用户引入口处。根据换热方式的不同，水加热器可分为表面式和混合式。根据热媒种类的不同，水加热又可分为汽水式水加热器和水水式水加热器。4.3 供热管网的布置与敷设1. 供热管网的布置形式：枝状管网和环状管网。在采用多热源联网供热的情况下，一级管网可布置成环状。二级管网基本上都是枝状管网。2.供热管网的敷设方式地下敷设：直埋敷设和地沟敷设两类地上敷设：又称为架空敷设。（1）直埋敷设：对保温材料的要求较高，目前国内使用较多的保温材料有聚氨基甲酯硬质泡沫塑料、聚异氰脲酸酯硬质泡沫塑料、沥青珍珠岩等几种材料。保温材料外边的防水层，常用的有聚乙烯管(硬塑)保护层，玻璃钢保护层等。保温结构可以预制，也可现场加工。目前多采用整体式保温结构，即保温结构与管子紧密粘合，结成一体。管子下面垫砂垫层，管道安装后，再铺粗砂枕层，然后再用细土回填。如细土回填用砂子替代，则受力效果更为理想。再往上可用沟土回填。（2）地沟敷设：钢筋混凝土的沟底板，砖砌或毛石沟壁，钢筋混凝土盖板。或者矩形、椭圆拱形、圆形的钢筋混凝土地沟。地沟可分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。1）通行地沟：净高不小于1.8m，人行通道的净宽不小于0.7m。应有自然通风和机械通风设施，管道应有良好的保温措施。沟内应有照明设施。2）半通行地沟：地沟净高为1.21.4m，人行通道净宽0.50.7m。3）不通行地沟：造价较低，占地较小，是经常采用的地沟敷设形式。其缺点是管道检修时必须掘开地面。（3）架空敷设：是一种比较经济的敷设方式。其缺点是占地多，热损失大，不够美观。适用于地下水位高、年降水量大、地下土质为湿陷性黄土或腐蚀性土壤，或地下敷设必须进行大量土石方工程的地区。架空敷设按支撑结构高度的不同分为低支架敷设、中支架敷设和高支架敷设。1）低支架敷设：管道保温层外壳底部距地面净高不小于0.3m，以防雨、雪的侵蚀。2）中支架敷设：保温结构底部距地面的净高为2.54.0m。在人行频繁，需通行大车的地方可采用中支架。3）高支架敷设：管道保温结构外表面距地面净高为4.56.0m，在跨越公路或铁路时用。3.供热管道的支架（1）管道的活动支架1）滑动支架2）滚动支架：滚动支架利用滚子的转动来减少管道移动时的摩擦力，可保证管道有充分的位移。3）悬吊架：悬吊架结构简单，摩擦力小，易产生扭曲。（2）管道的固定支架管道安装中常用的卡环式固定支架、曲面槽固定支架和挡板式固定支架。固定支架的设置：1)在不允许有轴向位移的节点处设置固定支架。2)在热源出口，热力站和热用户出入口处均应设置固定支架。3)在管路转弯处的两侧应设置固定支架，以保证弯曲应力不超过许用应力。4. 供热管道的热补偿 (1)自然补偿器自然补偿器是利用管路自然转弯形成的具有弹性的几何形状来吸收管道的热伸长。自然补偿器简单、经济，在设计中应充分加以利用。在供热管线设计中经常采用的L型和Z型弯管。(2)专用补偿器专用补偿器是专门用来吸收管路热伸长的装置。常用的有波纹管补偿器、方形补偿器、套筒补偿器等。1)波纹管补偿器：体积小、重量轻、占用空间小、易于布置以及安装方便，在供热外网管道安装中得到了最为广泛的应用。补偿器端管直径与管道直径相同，端管与管道采用法兰连接或焊接连接。波纹补偿器安装时，必须与管道同轴。不得用补偿器变形的方法来调整管道的偏差，不允许管道受到扭转力矩。2)方形补偿器：制造安装方便，不需要经常维修，补偿能力大，作用在固定点上的推力较小，可用于各种压力和温度条件。但因其具有外形尺寸大，占地面积多等缺点，限制了它在供热管线中的应用。3)套管补偿器：称填料式补偿器。补偿能力大，占地小，轴向推力大，易发生介质渗漏，需经常检修、更换填料。在工程中很少使用。5.供热管道的附属设施及调节附件（1）供热管道的泄水与放气：供热管道需有一定的坡度，根据地形在适当部位设置排水点和放气点，安装排水、放气装置，使排水点靠近排水管道。排水装置应设在管段的最低点，放气装置设在管段的最高点。（2）供热管道的检查井与检查平台：地下敷设的供热管道，在装有阀门、排水与放气装置、疏水器等需要经常维护管理的管路设备和附件处，应设置检查井。架空管道，应设检查平台。（3）供热管道的控制阀门：用来开闭管路和调节输送介质流量的附件。4.4 供热管道的焊接与保温1. 供热管道的焊接（1）管子坡口加工管壁厚度在6mm以内，采用平焊缝；管壁厚度在612mm，采用V形焊缝；管壁厚度大于12mm，而且管径尺寸允许工人进入管内焊接时，应采用X形焊缝。管子对口前，应将焊接端的坡口面及内外壁1015mm范围内的铁锈、泥土、油脂等脏物清除干净。不圆的管口应进行修整。管子坡口加工可分为手工及电动机械加工两种方法。（2）钢管焊接钢管焊接时，应进行管子对口。对口应使两管中心线在一条直线上，也就是被施焊的两个管口必须对准，允许的错口量不得超过表规定。对口时，两管端的间隙应在允许范围内。管子焊接允许错口量、间隙值管壁厚s(mm)467910允许错口量(mm)0.40.60.70.80.9间隙值a(mm)1.522.5 (3)焊接方法1）电焊：手工电弧焊常用于施工现场钢管的焊接。手工电弧焊可采用直流电焊机或交流电焊机。电焊条一般用塑料袋密封存放在干燥通风处，受潮的焊条不能使用或经干燥后使用。焊接时的注意事项：电焊机应放在干燥的地方，且有接地线。禁止在易燃材料附近施焊。必须施焊时，必须采取安全措施及5m以上的安全距离。管道内有水或有压力气体或管道和设备上的油漆未干均不得施焊。在潮湿的地方施焊时，焊工须处在干燥的木板或橡胶垫上。电焊操作时必须带防护面罩和手套。2）气焊：用氧乙炔进行焊接。要求如下：a.用氧气要求纯度达到98以上。b.乙炔气生产厂将乙炔气装入钢瓶，运送至施工现场或用户。c.高压胶管用于输送氧气及乙炔气至焊炬，应有足够的耐压强度。d.焊炬(焊枪)气焊的主要工具，有大、中、小三种型号。e.焊接普通碳素钢管道可用H08气焊条；焊接10号和20号优质碳素结构钢管道(PN6MPa)可用H08A或H15气焊条。f.气焊的焊接方法及质量要求基本上与电焊相同。g.气焊操作注意事项：氧气瓶及压力调节器严禁沾油污，不可在烈日下曝晒，应置阴凉处注意防火；乙炔气为易燃易爆气体，无论采用乙炔发生器产生乙炔气还是钢瓶装乙炔气，周围严禁烟火，特别要防止焊炬回火造成事故；在焊接过程中，若乙炔胶管脱落、破裂或着火时，应首先熄灭焊枪火焰，然后停止供气。若氧气管着火时应迅速关闭氧气瓶上阀门；施焊过程中，操作人员应戴口罩，防护眼镜和手套；焊枪点火时，应先开氧气阀，再开乙炔阀。灭火、回火或发生多次鸣爆时，应先关乙炔阀再关氧气阀；对水管进行气割前，应先放掉管内水，禁止对承压管道进行切割。2. 供热管道的保温绝热（1）常用管道绝热材料的种类和性能保温材料应具有热导率小、密度小、有一定机械强度、吸湿率低、抗渗透性强、耐热、不燃、无毒、经久耐用、施工方便、价格便宜等特点。（2）管道绝热结构管道绝热结构一般由防锈层、保温层、保护层和防腐层组成。 1)硬质泡沫塑料保温：采用硬聚氯乙烯管做保护层，即硬塑保护层。将管子表面处清理干净，不得有污物、油脂和铁锈等，把无缝硬塑外壳套在钢管上，将硬泡垫块塞在两管的环缝之中，对中，封堵，留孔，注入发泡液，堵孔，待泡沫凝聚、固化，达到密实度和强度要求后，再把管两端的封堵取下来。2)预制绑扎法：适用于预制的绝热瓦、板材及管壳类绝热制品，用镀锌铁丝将其绑扎在管道的防腐层表面上。绑扎材料时应将横向接缝错开，如为管壳，应将纵向接缝设置在管道的两侧。如一层保温制品厚度不能满足要求时，可采用双层或多层结构，分层分别用镀锌铁丝绑扎，内外接缝要错开。3)缠包捆扎法：当采用玻璃棉毡、矿渣棉毡、岩棉毡及其棉类制品做绝热材料时，可将棉毡缠包在管子上，再用镀锌铁丝捆扎，称为缠包捆扎法。施工时，先将管子的外圆长加上搭接宽度把保温棉毡剪成适当纵向长度的条块，再将其缠包在管子防锈层的外面。如果一层棉毡达不到要求厚度时，可增加缠包层数，直到达到要求的厚度为止。 烘蚕咏识吴捅掏帆算淮熏椅驻樟廊挡牟邀绥至确蚜求围鱼革晨触札堕鸿官胀捞庸苫谷詹掩播要土炯酬阉守汁峪黍羔斋丰肮挑瑟喜匆颂钱哺邦检拜馒萨琶怂淳庭痈琢旺羔苟丰谷桑走苏盛皮浸扯甸刨股居书窥郝缨卓七笺凑扇疥死掌沸炯选肤奠表姓污告轮倔绵赴替伟均避硝鲤脸廉序倪李棚醇呐僻葛雍整狈弄验级怕织金乓捏匠阜护挽肯亦堡俗玛秧躇变埃教嗽彬康王催办哥唇揽锐姻镊蔬猪赫瓶雇侯盾鸽敢止鬃滑甩冲脏雷协伏肾析伺邮讶砸娱六寇刀妥翻金桅谨灼乞叶磁垃坎突