长距离输煤栈桥利用供热管网供暖设计应用

来源: 发布时间:2019-07-24 08:57:42

  摘要:介绍了长距离输煤栈桥利用供热管网与栈桥供暖相结合的工程案例。本案例节省供暖设备,降低初投资,便于工程运检。经过3个供暖季的运行检验,运行效果较好,对类似工程有借鉴意义。

  关键词:长距离输煤栈桥;供暖;供热管网;设计应用

  长距离输煤栈桥在大型煤炭基地、煤化工、电厂、煤炭物流园中较多,传统栈桥供暖一般将栈桥划分若干段,设置多个供暖系统,保证供暖效果并方便运维。此方式有室内供暖系统和室外供热管网两套系统。葫芦素矿井选煤厂至图克工业园区栈桥输煤系统工程供暖与传统做法不同,利用供热管网回水管替代栈桥供暖系统,既简化工程系统,节省工程投资,且供暖效果良好,为类似工程提供借鉴价值。

  1.工程概况

  葫芦素矿井选煤厂至图克工业园区栈桥输煤系统供热工程位于内蒙古鄂尔多斯,隶属中天合创能源有限责任公司。本工程承担图克工业园区至葫芦素矿井选煤厂换热站之间的热网输送功能及输煤栈桥的供暖功能。本工程全长3.6km,输送150/90℃高温热水,输热能力44381kW。

  2.设计中解决的问题

  本工程利用供热管网设计巧妙解决了输煤栈桥供暖,设计过程中重点考虑、解决了以下问题:

  2.1管网敷设形式选择

  供热管网有多种敷设方式,直埋、架空、综合管廊。本项目长度3.6km,且跨越铁路、公路、河塘等多种地形。本项目经过多方案技术经济比较,确定输煤栈桥内综合管廊敷设方案。此方案优点:一栈桥供暖与供热管网结合,简化工程,降低投资;二便于管网的运维;三栈桥的消防、冲洗管道可以利用综合管廊敷设。缺点:一综合管廊使栈桥宽度加宽1.7m;二综合管网荷载、温差变形产生的作用力作用于栈桥,增加栈桥基础荷载。

  2.2供暖热媒确定

  《建筑设计防火规范》GB50016-2014第9.2.1条“输煤廊的散热器表面温度不应超过130℃。”[1]本规定是防止散热器表面温度过高,导致自燃发生而设定的。本供热管网热媒150/90℃高温热水。从安全角度考虑,栈桥供暖选用90℃回水作为栈桥供暖热媒。

  2.3供暖形式确定

  葫芦素矿井、选煤厂的热负荷分为常年性热负荷7500kW,需全年供应;季节性热负荷28898kW,仅供暖季供应。

  根据负荷性质,热网回水分为常年性负荷回水管和季节性热负荷回水管。季节性回水管与栈桥供暖运行时间一致,利用此回水管替代栈桥供暖系统的散热器,技术可行,需校核散热量是否满足栈桥的供暖要求。

  经计算热网供水管道直径为D478X10,常年性热负荷回水管道直径为D325X8,季节性热负荷回水管直径为D426X9。经核算,栈桥设计温度8℃时,D426X9季节性负荷回水管散热量满足栈桥耗热热负荷,且回水管温降不到2℃,回水温度也满足换热站回水要求。确定D426X9季节性负荷回水管作为栈桥散热器向栈桥供暖。

  2.4热网供、回水管位置确定

  综合管线布置中一般热力网管道高于给排水管道[2]。本栈桥综合管线中除了3根供热管道,还包括消防管道、冲洗管道、矿井水管道、氮气管道,综合考虑管道的运行、安装、检修、兼顾供暖功能等因素,热网的保温供水管D478X10布置在管廊最下层;不保温回水管D426X9布置在次底层,距地面1.35m,与栈桥外窗高度接近,利于加热栈桥内和外窗附近冷空气;保温回水管布置在第三层。

  2.5固定支架位置确定及荷载计算

  供热管网运行中的温差导致热网热胀冷缩产生应力,应力计算和固定支架位置的选择和确定,影响管廊的安全可靠运行。固定支架位置选择和确定包括固定支架间距确定、固定支架受力计算。经计算本供热管网固定支架间距为70~120m;支架优先布置在栈桥的结构基础上或附近,并采取技术措施抵消或减少固定支架受力。

  2.6补偿器选用与设置

  管网优先利用自然补偿。无自然补偿处选用无推力套筒补偿器补偿。此补偿器可忽略补偿器轴向推力,减少对固定支架的推力作用。补偿器采用两个补偿器临近布置[3],可抵消固定支架两端部分或全部的作用力,减少固定支架受力,从而降低传递到栈桥基础上荷载,从而降低结构基础费用.

  2.7活动支架计算

  热网活动支架跨度大小直接决定管道支架的数量。跨度太小造成管道支架过密,支架费用增高,在保证管道安全和正常运行的前提下,应尽可能地增大管道的跨距,降低支架费用。管道支架允许跨距取决于管材的强度、管子截面刚度、外荷载的大小、管道敷设的坡度及管道允许的最大挠度。管道支架允许跨距的计算根据强度和刚度两个条件进行,公式1-1[4]是按强度条件确定的支架最大允许跨距:公式1-2[4]是按刚度条件确定的支架最大允许跨距。

  本工程支架间距确定为3m。支架包括滑动支架和活动支架,临近补偿器的支架为滑动支架,其它为活动支架。

  3.运行情况

  本工程自2015年12月开始运行至今,已历时3个供暖季,管网运行参数正常,热网系统安全、平稳,栈桥供暖满足设计要求,用户对运行效果满意。

  4.结论

  本工程是供热管网与栈桥供暖相结合的工程案例。它为此类工程提供工程思路及借鉴,引发供暖设计思考。

  参考文献

  [1]建筑设计防火规范(GB50016-2014)[S].中国计划出版社.2014.123

  [2]城镇供热管网设计规范(CJJ34-2010)[S].中国建筑工业出版社.2010. 26

  [3]室外热力管道安装(01R413)[S].中国建筑标准设计研究所出版.2001. 46

  [4] 施振球.动力管道手册[M].北京.机械工业出版社 .1994.424-429

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