集中供熱和城市熱網管線設計及膨脹節選型

    近幾年，從節約能源和環境污染的角度出發，大力提倡集中供熱和發展城市熱網。集中供熱管道特點是，集中供熱管線由熱電廠（供熱單位）經汽機出來的過熱蒸汽，經熱網管道至各個用熱單位，通常處于區，管線常沿馬路邊、河邊的綠化帶，過馬路時埋地或架空布置，在主管線適當的地方開三通，經截止閥至用熱單位的分汽缸。管線設計者最初考慮的是通過管線的走向和布局限來實現自然熱補償，管線選擇支架為宜（支架高度為0.6~1.0米），綠化帶的灌木正好與管線齊平，很美觀。若全部采用埋地管道，成本增加，且不利于疏水、不利于造成的維護和檢驗，對于過馬路，筆者認為以架高管線為好，若為埋地管道則采用埋管套管，熱網管道的熱補償經彎管轉移到地面，選用復式大拉桿型或復式鉸鏈型或兩鉸鏈膨脹節組合來實現橫向位移。對于很長的直管段，可采用L型兩鉸鏈式膨脹節組合或II型三鉸鏈式膨脹節組合來吸收軸向位移。整根熱網管線不用普通軸向型膨脹節，所有固定支架為次固定支架，不承受盲板力，其余為導向支架，在跨馬路桁架宜采用彈簧吊架，兩側地面支架為彈簧支架，這樣避免管線的熱變形后支架不起作用的情況。若某些短的直管段采用了普通軸向型膨脹節，則其兩側固定支架為主固定支架。在主管線的三通處應設置固定支架，防止主管線熱位移等情況。

城市蒸汽或熱水管網中，用熱單位普通為生活用汽（水），因城市用地緊張，房屋靠近馬路，熱網管線為蒸汽120度以上的高溫熱水，城區不得不采用埋地敷設，郊區可采用地面敷設。對于120度以下的高溫熱水管網，可采用一次性軸向型膨脹節，通過預熱使膨脹節吸收管線的預熱變形，然后將膨脹節有套管焊死，此后，膨脹節失去補償作用，整個管線成為一個預應力的剛性管系，可以說一次性膨脹節發揮了其補償功能且保持了剛性管系的優點。對于蒸汽或120度以上的高溫熱水埋地敷設管道，若采用一次性軸向型膨脹節，管系的熱應力仍很大，可采用大補償量套筒（串聯）軸向型膨脹節，因固定支架要承受盲板力，固定支架焊在套管上，地埋管廠家有專門的固定節。對于地面敷設管道選用膨脹節如集中供熱管網，同樣在主管線三通處設置固定支架，三通支管線經閥門至用戶，對于城市高樓豎井垂直熱水管道可采用軸向壓力平衡膨脹節進行熱補償。

復式大拉桿膨脹節、兩個或三個鉸鏈型膨脹節的組合，已成功地應用于多個熱電廠熱網管線中，如杭州經濟技術區的熱網管線中，大部分采用三個鉸鏈型膨脹節胡組合進行軸向補償；杭州蕭山經濟技術區的熱網管線中，大部分采用復式大拉桿型膨脹節進行橫向補償；杭州塘棲熱電有限公司的熱網管線，大部分采用復式大拉桿型膨脹節或兩個鉸鏈型膨脹節的組合進行橫向補償，杭州城市蒸汽、高溫熱水埋地敷設管道，采用大部分大補償量套筒軸向型膨脹節。但也有許多熱網管線設計欠合理，主要采用普通軸向膨脹節，有的在管道的轉彎處設置固定支架，阻止了L型管段自然補償的能力，又因主固定支架承受壓力推力，也出現架空管線試壓時支架推倒、波紋管拉脫的事故。又如杭州某熱電廠φ325、φ219兩根4000米管線，設計全部采用外向型膨脹節，因管線固定支架承受盲板力，其土建費用增加，外向膨脹節雖比普通軸向型膨脹節補償量大2~3倍，但比復式大拉桿型膨脹節、兩個或三個鉸鏈型膨脹節的組合補償量小得多，總的管線投資要高出50~100萬元。