浅谈工业区蒸汽管网的设计

齐 玲

（沈阳市热力工程设计研究院，辽宁 沈阳 110014）

如何节约能源和改善环境是现今世界遇到的重大挑战，也是我国目前面临的重要课题。从可持续发展的战略高度来审视，必须处理好经济建设、生态平衡和环境保护协调发展的关系。城市集中供热项目的建设不仅解决了城市建设发展中集中供热的需要，还从根本上解决了原有能源浪费和污染环境的问题。集中供热系统按照热媒不同可分为热水供热系统和蒸汽供热系统，蒸汽供热系统主要针对生产工艺热用户供热，该系统被广泛应用于经济技术开发区内的工业厂房。蒸汽管网的设计需要针对具体单位所需蒸汽参数统一考虑，其设计内容包括蒸汽管网的管径、保温、补偿形式、附件等部分。以下根据某开发区液压产业基地实际蒸汽供热管网工程对蒸汽管网的设计进行具体设计。

1.供热现状

该开发区液压产业基地现有工业蒸汽热用户为5家，均为全年连续生产用汽，目前各企业生产用汽均为各企业原有的燃煤锅炉房提供。由于产业基地的蓬勃发展，将有更多的工业企业入驻，目前正建设一座大型的集中供汽的锅炉房。

2.工业热负荷

控详规划,产业区内设置一座锅炉房。锅炉房内设置3×20 t/h蒸汽锅炉，实现集中供汽量为60 t/h，供汽参数为204℃，1.6 MPa；产业区现有工业负荷为5家，各企业用汽量详见下表：

工业热负荷调查表

3.蒸汽管网

3.1 蒸汽管网布置与走向

3.1.1 热力管线的布置要求

管线的布置应依据城市总体规划，深入研究各功能分区的特点和具体要求。管线的布置应考虑与区域发展速度和规模相一致，且根据发展的要求分期实施。管线的布置应考虑热源的位置、热负荷分布及热负荷密度。管线的布置需满足不同热用户对热负荷的需求。管线的布置需考虑地上、地下管道与构筑物、园林绿地的关系。

3.1.2 热力管线布置的原则

管网主要干线应尽可能经过热负荷的中心及热负荷密集区。从经济性出发，主管线尽量做到线路短，管线平直。管网敷设应在保证安全的前提下，采用简便的施工方法，力求工程量小，维修简便，节约用地。管线尽量沿着现有道路进行敷设。

3.2 蒸汽管网水力计算

管网按最终负荷计算，以最终热负荷为水力设计计算，以目前热负荷作相应的水力校核计算。蒸汽网水力计算参数：

供汽压力：1.6 MPa；

供汽温度：204℃；

管道绝对粗糙度：0.2 mm；

极限流速： DN＞200 mm 80 m/s；DN＜200 mm 50 m/s；

局部阻力与沿程阻力的比值：0.4；

最大热负荷：60 t/h；

最小热负荷：35 t/h；

最远供汽半径：3.37 km。

详见蒸汽网水力计算简图，蒸汽网水力计算表。

蒸汽网水力计算简图

通过水力计算可知：热电厂的生产用汽均能满足各用户的压力和温度要求。

蒸汽管线水力计算表

3.3 蒸汽管网的敷设和补偿方式

3.3.1 蒸汽管网敷设方式

根据产业区的园区规划，确定本次设计蒸汽网采用直埋方式敷设，局部采用架空敷设。

3.3.2 蒸汽管网补偿方式

蒸汽网直埋部分采用内置式波纹补偿器。架空部分采用球形补偿器。

3.4 管道保温

蒸汽网直埋部分保温管道采用钢套钢的预制保温管道，外保护层为钢管，具有良好的保护作用，保温材料采用保温性能好的离心玻璃棉等，外钢管要进行防腐处理。蒸汽网架空部分采用岩棉管壳保温，保护层为二布三油外加玻璃钢铝箔。

保温材料主要指标如下：

岩棉主要指标：密度≥120 kg/m3；抗压强度≥200 kPa；导热系数：0.029-0.04 W/(m.℃)；耐热性：400℃。

离心玻璃棉主要指标表：密度≥48 kg/m3；抗压强度≥200 kPa；

导热系数：0.035-0.03 W/(m.℃)；耐热性：400℃。

3.5 管道及附件的设置

3.5.1 管道材质及管道壁厚的选择

管道的材质根据管径的不同采用两种材质：管道的管径＜DN150 mm时采用无缝钢管，管道材质采用20#钢。管道管径≧150 mm时采用螺旋缝电焊钢管，管道材质采用Q235B。

对管道壁厚选择时，依据管道理论计算壁厚计算公式为：

式中：

[σ]jt:管道在计算温度下的基本许用应力；查表取105(Mpa)

P:管道的设计压力；取1.6MPa

D0：管道外径 (mm)

S1：管道理论计算壁厚 (mm)

η：纵向焊缝减弱系数 ,取1.0

Y：温度修正系统,取0.4

管道的计算壁厚：Sjs=S1+C式中：

C：管道壁厚附加值，取0.8(mm)

管道的取用壁厚S：S≥Sjs

本次设计选取如下：¢426×7；¢325×7；¢73×7；¢219×6。

3.5.2 管件

管道的三通、弯头、变径及固定支架等管件均应符合中华人民共和国标准。疏水、放水及放汽装置的设计是保证蒸汽系统的快速启动、安全运行，事故检修等的重要环节。故蒸汽管网设置以下装置。启动疏水装置是排除蒸汽供热系统启动暖管过程中所产生的凝结水而设置的管道及附件。经常疏水装置是排除蒸汽供热系统运行时蒸汽管道或设备所产生的凝结水而设置的疏水器及其前后管道及附件。放水装置是蒸汽供热系统启停和检修时为排水设置在管道低点的管道及附件。放汽装置是蒸汽供热系统为排汽或吸汽装设在其高点处的放（吸）汽管道及附件。蒸汽管道的低点、垂直升高前及关断阀门前均设置启动疏水装置。同一坡向的管段，顺坡情况下每隔400-500 mm、逆坡每隔200-300 mm设置启动疏水装置。

3.5.3 防腐

工作钢管在保温前需要进行除锈处理，并涂刷一层防锈漆，铁红酚醛防锈漆。

3.5.4 井室和阀门的设置

蒸汽网直埋部分每个分支均设置支线井，架空部分设置阀门操作平台和启动疏水装置，阀门公称压力按2.5 MPa选取。

通过以上设计内容可以得出结论：在蒸汽管网的设计中要根据规划所给路由，结合道路沿线的敷设条件，选择优化设计方案，并在管网设计中综合考虑各种设计条件确定各种所需附件的选择，确保在安全可靠，安装方便，经济合理的条件下满足各蒸汽用户的需求。