大口径供热管道在管桥上架空敷设的设计要点_程小松.pdf
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1、城市集中供热工程中供热管道常采用直埋敷设的方法,其无补偿安装优势明显,且因其具有相对美观、施工便捷、节省投资和泄漏点少等特点,已被广泛采用1。近年来,各地出现了很多长距离、大口径的供热管网项目,但由于热网输送距离较长,所以遇到穿(跨)越河流、山脉、铁路、高速公路等特殊情况时,需要采用非直埋的特殊敷设方式。供热管道跨越大型河流的一种主要形式就是管桥上的架空敷设。长距离、大口径供热管道的最大运行压力和最收稿日期:2023-01-18作者简介:程小松,男,工程师,硕士,主要从事城市供热工程设计、研究及咨询工作。引文格式:程小松,王玉虎,郭六恒,等.大口径供热管道在管桥上架空敷设的设计要点 J.市政技
2、术,2023,41(5):102-106.(CHENG X S,WANG Y H,GUO L H,et al.Design points of overhead laying on bridge by large caliber heating pipeline J.Journal of municipal tech-nology,2023,41(5):102-106.)文章编号:1009-7767(2023)05-0102-05第41卷第5期2023年5月Vol.41,No.5May 2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.05.102Journal of Mun
3、icipal Technology大口径供热管道在管桥上架空敷设的设计要点程小松1*,王玉虎1,郭六恒2,周国军1(1.西安华能电力建筑设计有限公司,陕西 西安 710018;2.中国市政工程华北设计研总院有限公司 西安分公司,陕西 西安 710018)摘要:管桥上的架空敷设是供热管道跨越河流的一种主要形式。大口径供热管道在管桥上架空敷设不同于直埋敷设,其工作压力更大、介质温度更高、敷设难度更大,作为城市供热主管道,其应力安全也更加重要,需要认真研究和分析。因此结合工程案例,从供热管道管径比选、管材与保温、管线布置、补偿器选用、管道支架、管道间距和管桥设计的条件等方面,对大口径供热管道在管桥上
4、架空敷设的设计内容进行了分析探讨,提出了大口径供热管道在管桥上敷设时的设计要点,可供相关从业者在工程设计中参考。关键词:大口径;供热管道;管桥;架空敷设;设计要点中图分类号:TU 995.3文献标志码:BDesign Points of Overhead Laying on Bridge by Large Caliber Heating PipelineCheng Xiaosong1*,Wang Yuhu1,Guo Liuheng2,Zhou Guojun1(1.Xi an Huaneng Electric Power Architectural Design Co.,Ltd.,Xi an 7
5、10018,China;2.Xi an Branch,North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.,Ltd.,Xi an 710018,China)Abstract:Pipe bridge laying is one of the main forms of heating pipeline crossing rivers.That large caliber heatingpipeline overhead laying on the pipe bridge is different from directly
6、 buried laying because of its larger workingpressure,higher medium temperature and more difficult laying.Being the urban heating main pipeline,its stresssafety is more important and need to be studied and analyzed carefully.Therefore,combining with engineering cases,the design content of overhead la
7、ying of large caliber heating pipeline on the pipe bridge are analyzed and discussedfrom the aspects of diameter ratio selection,pipe and insulation,pipeline layout,compensator selection,pipe sup鄄port,pipe spacing,pipe bridge design conditions and etc.The design points are proposed,which can be refe
8、rencefor engineering design by relevant practitioners.Keywords:large caliber;heating pipeline;pipe bridge;overhead laying;design points第5期高运行温度比一般城区供热管道更高,其安全要求也更高。管桥上架空敷设的供热管道与直埋供热管道的受力有很大区别,由于没有土壤摩擦力的约束,管道会产生较大的热膨胀变形,因此需要采用有补偿敷设的方法,即利用补偿器的应变释放变形量来减少管道轴向热应力,防止管道出现失稳,以便有效降低安全风险。1工程概况我国西北地区某大型集中供热工程近
9、期供热面积约为1300万m2,近期设计供热负荷约为700MW,热源至城市主要热负荷区的距离约为14.5 km,一级供热管网最大管径为DN1 400 mm,最小管径为DN250 mm,全线管槽总长度约为40 km。供热管网工作介质为高温热水,设计供/回水温度为120/60,设计压力为1.6 MPa,强度试验压力为2.4 MPa。由于集中供热热源位于大型河流北侧,而城区主要热负荷区位于大型河流南侧,供热主管道敷设路由需要跨越该大型河流,因此采用管桥架空敷设的方法。根据供热管网敷设路由和两岸河堤之间的距离,管桥架空敷设段总长度约为2.6 km。2管径比选、管材与保温2.1管径比选该工程分近、远期实施
10、,原计划近期建设2DN1 200 mm供热管道,并在管桥上预留远期2DN1 200 mm供热管道的安装空间,远期供热管道需根据城区热负荷的发展情况适时建设。远期主管道4DN1 200(覫1 22014)mm可供热面积约为2 500万m2,供热能力约为1 350 MW。按照设计温差60 计算,4DN1200mm供热方案的比摩阻约为40Pa/m,若管径选取2DN1400(覫142018)mm,则比摩阻约为70Pa/m。2种方案的比摩阻均符合规范推荐的3070 Pa/m经济比摩阻的要求2。考虑到国家节能标准越来越高,远期新建建筑的节能也会做得越来越好,实际供暖热指标将进一步降低,因此2种方案都能提供
11、更多的供热面积,均可满足远期供热需求。2种方案管道布置横断面见图1。图1中,4DN1 200 mm供热方案为分期实施,除考虑检修车辆通行外,还需充分考虑二期供热管道实施时的操作空间,故管道间最大净距按2.5m考虑,则供热管道所占横向空间约为10.86m;2DN1400mm供热方案为一步实施方案,主要考虑后期运行检修车辆的通行,管道间最大净距按2.3 m计,则供热管道所占横向空间约为8.11 m,比4DN1 200 mm供热方案减少了2.75 m。考虑到管桥建设的特殊性,管桥建成后基本不具备远期扩建的可能,而远期供热管网的建设具有诸多不确定性,如果在管桥建设时预留远期2DN1200mm供热管道的
12、安装空间,则管桥的宽度会增加,将造成初期投资加大,且远期管道在管桥上还存在施工困难的问题。因此经过多次方案论证,从降低管桥初期投资、管桥敷设的特殊性、管道施工难度和统筹近、远期建设等方面综合考虑,最终确定将管桥上供热管道规格调整为2DN1 400 mm,以兼顾远期供热需求,同时管道敷设与管桥建设同步进行,以便最大限度地保障供热系统远期的供热能力。2.2管材与保温根据设计规范要求,DN1 400 mm供热管道选用螺旋缝焊接钢管,材质为Q235B,执行标准为GB30912015低压流体输送用焊接钢管。经应力计a)4DN1 200 mmb)2DN1 400 mm图12种方案管道布置横断面图Fig.1
13、 Cross-sectional view of pipeline layout of two schemes程小松等:大口径供热管道在管桥上架空敷设的设计要点103Journal of Municipal Technology第41卷算,并考虑一定裕量,管道壁厚取18 mm。目前架空敷设的供热管道保温做法有现场保温和预制保温2种形式,保温材料有岩棉、玻璃棉和聚氨酯等,外护层薄板有热镀锌钢板、不锈钢板、铝合金板和彩钢板等。考虑到管桥上管道支架的特殊安装方式以及现场保温施工质量难以保证,决定采用“三位一体”形式的预制保温管。管桥上大口径架空敷设的供热管道采用具有保温效果好、结构严密、不易破坏、施
14、工便捷等明显优点的工厂预制成品保温管。规范要求热网干线的计算温降应不大于0.1/km,架空敷设的供热管道保温层外表面温度应小于50。由于规范对保温要求相对较低,而对于城市供热主管道来说,保温性能要求又更高,所以为尽量减少供热主管道热损失,并考虑工厂预制模具尺寸、预制保温效果、抗老化性、防腐性和经济性,供、回水管道采用相同的保温结构,即116.8 mm厚的硬质聚氨酯保温层和1.2 mm厚的热镀锌钢板外护层。3管线布置和补偿器的选用3.1管线布置管桥上供热管道的布置形式按照补偿器和支墩位置的不同分为2种:方案1为对称布置,即供、回水管道的补偿器和支墩并排布置,其外形较为美观,但管道间距增加,增大了
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