蒸汽管网的设计思路

张静弦

摘要：关于蒸汽管网设计，不单单要考虑工艺质量与实际效果，还要在设计阶段有明确的思路，包括设计理念、设计内容、设计要求等，设计工作开展阶段详细探究影响因素，有相应的设计方案与措施，人力、物力、财力等合理分配，可影响能源利用率。同时，也依据蒸汽管道安装标准，使设计工作为后续安装与使用奠定良好基础。

关键词：蒸汽管网;管网设计;设计思路

一、优化设计理念

从蒸汽管网应用角度分析，主要是用于将蒸汽从热源点输送至热用户处，需满足热用户的使用需求，要开展热用户用气量调研工作，为蒸汽管网设计提供基础依据，梳理设计思路，优化设计理念，保证蒸汽管网设计良好效果。对此，在设计阶段工作人员依据蒸汽管网的应用性质展开探究，并考虑蒸汽管网实际应用中的安全性、可靠性等，时刻注重蒸汽管网设计理念与模式，要求每位工作人员提高重视的同时，还能从长远发展角度探究，保证设计阶段的各项工作对后续发展带来积极影响，自身具备较强的创新意识与能力，在设计阶段打破思想禁锢，大胆创新、不断尝试，在建设与发展过程中优化设计理念。

此外，关于新技术、新设备的应用，还能重点探究蒸汽管网设计阶段的核心内容，关于BIM技术应用，已经在蒸汽管网设计中有重要地位与作用，设计人员可把具体的信息数据输入到BIM系统中，因BIM系统较大功能性，可视化特点呈现出蒸汽管网设计图纸的三维立体效果，设计人员依据实际情况对各项影响因素与工作内容综合性探究，占地不合理、设计不到位等内容及时处理，并经过多次调整与BIM技术应用，确定最终的设计方案。同时，还保证蒸汽管网设计方案全面性、合理性，有具体的信息数据与档案说明。

二、管道敷设设计

管道敷设设计，重点分析管道交叉、碰撞，在设计环节中具有相应的敷设路线，依然是以勘察工作中所产生的信息数据为主，保证管道敷设设计方案的合理性与科学性。同时，还需注重CAESAR Ⅱ应力计算，影响支架与管道设计的安全性，以经济合理为计算前提，采用美国管道应力计算软件（CAESARⅡ）进行计算，依据计算结果及时调整管道敷设设计方案，从而保证管道应力在允许范围内。

三、管道壁厚确定

管道壁厚确定，是以相应国家标准规范为重要依据，基于理论要求下，关于壁厚计算不论管子外径还是内径，均在计算中取最大值。同时，还能保证计算结果准确性，壁厚计算工作开展有具体约束条件。

例如：处于压降、温降等条件下，需对管道壁厚进行详细计算，保证计算结果的准确性，可满足实际应用要求，合理控制投资成本。此外，分析壁厚最大负偏差因素，保证管网长期应用的安全性与稳定性。

四、直埋管道

因地埋管道安装质量对整体效果有一定影响，需在设计阶段引起设计人员重视，考虑蒸汽管网设计与安装关系，提前掌握各项影响因素、解决各种问题，在设计阶段明确目标，依据国家规范标准开展蒸汽管网设计工作。从直埋管道敷设方面分析，主要包括三种：地下管沟敷设、地埋管敷设、城市综合管沟。

（一）地下管沟敷设

管沟敷设方式，主要特点是可满足环保规划要求，但其防腐性、保温性等较差，在应用在会大量损失热量，增加管网维护量与运行成本，较长的施工周期长，影响交通正常运行。

（二）地埋管敷设

地埋管敷设：施工周期短、热损失小、维护工作量小、运行经济良好，有利于城市规划。在近年来发展中，地埋管敷设成为国、内外普遍采用的敷设方式之一。从技术经济方面比较，在跨越道路、企业大门、城区、人口密集等区域均采用地下直埋敷设，既不影响市容、城市交通，又能增加美观性。

（三）城市综合管沟

城市综合管沟：以城市建设发展为设计方向，适宜扩建地下管线，不影响交通＼不破坏城市道路。但要求较高，设计专业性要强，要具超前意识、前瞻性，如果考虑不当，其效果不佳。因此，目前我国蒸汽管道中很少采用此方式。

例如：某项目蒸汽管网敷设方式的选择，是结合规划要求、周边环境、地理位置、地质条件等综合分析，采用了直埋和管墩（架）相结合敷设方式。蒸汽管道在过小路或企业大门时，采用高架或桁架方式;过国道等重要道路时，采用顶管施工方案;敷设热网管道主要沿已建道路路边敷设。

五、管道防腐

不同的防腐方案会对整体质量有不同程度的影响，开展管道防腐工作以有关防腐规范为要求，对埋地蒸汽管道外护管外防腐涂层选用引起重视。第一，应用技术要成熟、可靠，可影响管道防腐效果;第二，化学稳定性较强，保证其与管道粘结，耐阴极剥离、植物根茎穿透、微生物腐蚀等，与阴极保护联合使用;第三，质量可靠、经济合理，符合防腐技术要求的同时节省投资;第四，可机械化连续性生产，发挥工程项目实际需要;第五，防腐层耐高温，至少60℃以上。基于此条件下，在设计环节中工作人员引起重视，也考虑到管道自身耐腐蚀性，为后续维护工作减少工作量。

六、保温结构

保温结构依据《工业设备及管道绝热工程设计规范》要求，大部分工程项目会采用多层结构。其中，关于保温保护外壳处理，掌握保温结构质量对整体效果的影响性，还需在标准要求下，能对保护层材料合理选择，最重要的选择条件就是材料强度要高，因其使用环境、温度等因素影响，需在使用中保证不软化、不脆裂，具体较强的抗老化性能，有助于延长管道使用寿命。

例如：某项目中选择的管道保护层是环保型、节能型保护层，详细探究应用材料特性，能从设计角度探究，要保证材料质量、性能、经济性等，最常用的是彩钢板。但是有优势的同时却极易丢失，与镁钢材料相比较防腐性较差。而对镁钢材料应用，镁钢材料抗压强度、保温效果等较好，而且还不易被盗，与彩钢板材料防腐性对比，抗腐蚀性较强。可依据工程项目实际要求，合理选择施工材料，既可保证整体良好效果，又能延长材料使用年限。

七、管道补偿器的选用

（一）波纹管补偿器

波纹管补偿器：包括吸收轴向位移内压轴向型、外压轴向型;吸收横向（侧向）位移大拉桿横向型、复式拉杆型;吸收角位移万向型、铰链型。在蒸汽管网中应用，主要是因其自身的优势：结构紧凑占地少、无泄漏、补偿量较大。

（二）球形补偿器

球形补偿器：利用角位移，呈两个组成一组形式，吸收量一般为0～15°，最大可达23°，补偿量较大。当前，球形补偿器泄露问题已经在厂家生产环节中被合理解决，整体安全性显著提高，普遍应用在蒸汽管网中。

（三）方形补偿器

方形补偿器：只需用四个弯头、直管段进行焊接，就可组成方形补偿器，最大的特点是加工较简单、安装较方便，只需确定臂长、臂宽，就可计算补偿量，在蒸汽管网中也普遍应用。

（四）无推力旋转筒补偿器

无推力旋转筒补偿器：压力范围1.0～4.0MPa，温度为-60℃～420℃，如果超过此范围还需另行设计。无推力旋转筒补偿器属于双重密封结构，一为环面密封，密封面厚度不小于4cm;二为端面密封，端面密封面不小于2.5cm，端面密封材料为耐磨高强度不锈钢复合密封件，抗压强度≥50MPa。

结语：

为保证蒸汽管网设计合理性，需建设单位在设计阶段引起重视，提供全面、真实、有效的基础数据，从明确蒸汽管网设计目的、梳理蒸汽管网设计思路，详细分析与探究蒸汽管网设计要点与工艺标准要求，具备完善设计方案，还可分析蒸汽管网工艺要求，在设计阶段对BIM技术应用，能保证设计方法可靠性、完善设计方案，提升整体技术水平。

参考文献：

[1]刘江波，葛兰兰. 浅析石化装置蒸汽管网的优化和节能技术[J]. 石化技术，2019，026（006）：209，213.

[2]裴玉庆、朱浩、曹红忠、贺建刚、樊旭. 浅谈蒸汽管网的设计[J]. 山西化工，2020，v.40;No.188（04）：112-114.

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