城市供热系统的设计

李 静

（太原智博热电工程设计有限公司， 山西 太原 03000）

1 工程概况

本工程的小区所在地区位于山西太原市，该小区占地面积为60万m2，共包括甲、乙、丙、丁四个生活区以及一个动力区，小区常住人口约为3.5万。近年来，随着人民生活质量的提高，该小区的住宅标准也在不断提高，对其甲、丙两个生活区进行了重新规划。经规划后，该小区占地总面积约为95万m2，并对其的供热系统进行重新设计。该小区供热系统的设计详细阐述如下：

2 供热系统设计概况

本小区供热系统所采用的热源为小区内部所提供的 130℃/80℃的一次性热水，在一次水管网的作用下到达小区的各个换热站，经换热站后将95℃/70℃的二次热水供给小区内的每家每户。其中，供热站配备有 4台热水锅炉，其主要作用是为整个小区提供热负荷，确保小区的供水温度为 130℃，回水温度为 80℃；除此之外，供热站内还设有两台蒸汽锅炉，为锅炉房及生活区等提供1Mpa的饱和蒸汽[1]。据统计，该小区（生活区和动力区）共有7个换热站，均采用BB型不等截面板式换热器。

3 供热网管设计

3.1 供热网管负荷计算

（1）蒸汽热负荷计算

经统计可得，液化石油气站的蒸汽热负荷值为2.5t/h，小区公用建筑的蒸汽热负荷值为10t/h，供热站蒸汽热负荷值为7.5t/h。值得注意的是：在实际生活中小区的公共建筑和液化石油汽站可能同时使用蒸汽。因此，蒸汽管网按照二者同时使用计算。

（2）供暖热负荷计算

小区内所有换热站的总供暖热负荷量为 57951kW。重新规划后小区的总面积为95万m2。则该小区的平均热负荷量为61W/m2。

3.2 供热管网的敷设与布置

由于该小区有且仅有一个热源，故小区供热管网的需以枝状的形式布置。该种布置方式具有成本低、操作简单以及管理方便的优势[2]。

小区内的一次管网和二次管网均采用直埋的方式进行保温。将饱和蒸汽管线的内层和外层均做特殊处理。其中，内层涂耐高温的复合硅酸盐涂料，外层采用特殊材质的泡沫塑料。采用直埋保温可确保饱和蒸汽在管线上的温度保持在 184℃以上，解决了以往的温度必须小于150℃的问题[3]。

除此之外，小区内锅炉房采用热力除氧，将软化水采用蒸汽直接加热后送至锅炉中。液化气站使用蒸汽的目的是当气温相对燃气液化时加快燃气的气化，保证每家每户天然气的正常供应。小区内医院是使用蒸汽量最大的区域，主要用于食堂、消毒等。为了确保居民的生活安全，上述的凝水均不回收。

3.3 管道热补偿设计

由于该小区内的主供热管道均敷设于主干道地下，加之居民区道路两侧均为建筑物且主供热管道的口径较大等客观因素，导致循环水的热损失[4]。为了日常的维修与管理，选用TB型波纹管热补偿器，并将其安置于供热井内。

3.4 管道保温层厚度的设计

（1）热水管道保温层厚度设计

本次供热方案中二次回水管和一次回水管的保温材料均采用聚氨酯硬质泡沫塑料，且管道外层加设玻璃钢。根据相关标准可知，当管道的口径大于DN300时，玻璃钢厚度为3.5mm；当管道口径小于DN300时，玻璃钢厚度为2.5mm[5]。

本次供热方案的一次供水管所采用的保温材料为改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料，且管道外层加设玻璃钢。根据相关标准可知，当管道的口径大于DN300时，玻璃钢厚度为3.5mm；当管道口径小于DN300时，玻璃钢厚度为2.5mm。

（2）蒸汽管道保温层厚度设计

由于蒸汽管道中蒸汽压力为1Mpa，温度为184℃，仅依靠改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料无法达到蒸汽管道耐高温的要求。故，蒸汽管道的敷设采用复合直埋技术。首先，在蒸汽管道表面涂抹硅酸盐浆料的隔热层，保证保温层表面的温度低于150℃，并在管道外层加设3.5mm的玻璃钢。

经综合考虑得出：二次水管的保温层的厚度为30mm；一次供水管、回水管保温层厚度为40mm；蒸汽管道总保温层厚度为40mm（第一层复合硅酸盐保温材料厚度为20mm，第二层改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料的厚度为20mm）。

3.5 管道固定支座的设计

（1）管道固定支座推力计算的注意事项

本次供热方案中的管道采用直埋式，加之缺乏相应的固定管承受推力的计算公式。因此，本方案中管道固定支座推力的计算只能参照空敷设管道固定支架推力的公式计算，而后对一些参数进行调整。

（2）固定支座的选型

采用固定支架具有施工简单、固定支架处保温处理方便等优势。此外，根据管道固定支座的推力及管道孔径大小得出固定支座的尺寸。注：当同时存在有两根管路时可选用联合固定管墩。

4 换热站的设计

该居民区内 7个换热站均相同，由于换热站需为高层供暖。因此，供暖系统根据楼层的高低划分为高区、低区供热系统。其中，高区供热系统主要针对15-25层换热站，低区供热系统主要针对15层以下的换热站。此外，为确保整个系统的稳定运行，高区供热系统和低区供热系统是相互独立的。

考虑到换热效率、可用面积小以及便于维护等客观条件，所选用的换热器的类型为不等截面板式换热器。为方便对整个系统的供热调整，每台换热器的换热面积需大于整个系统热负荷的70%。

5 结束语

通过参与本工程项目的设计及后期的配合施工，笔者有以下几点体会：

（1）在热补偿设计时，供热管道所加设的波纹管补偿器需在其两端加设固定支架，以防止补偿器在工作过程中由于手里不均匀而变形；

（2）当供热系统采用循环水泵时，需对水泵的入口压力进行监测，以确保其满足规定的压力要求。

（3）若在供热系统中选用不等截面板式换热器，需在供暖后期对其进行清理，避免换热器堵塞，影响第二年的供暖。