蒸汽管道工程设计交流

11
一、蒸汽管网工程
管径选择
管网的管径应根据介质的流量、温度、流速、 输送距离、允许压降等通过水力计算确定，最 终保证末端用户的温度和压力参数。
7、水力计算
12
一、蒸汽管网工程
壁厚选择
根据《工业金属管道设计规范》进行直管道的壁厚 计算，并考虑供货及采购要求。
7、水力计算
13
一、蒸汽管网工程
4、整体选线
选线原则
管线走向应结合所在地区总体规划和控规，注意近、远期相结合，工业与民用相结合，做到 合理布局，统筹安排，分期实施； 线路走向应结合沿线主要用汽点的位置，选择合理走向，力求线路顺直，节省管材和投资； 线路尽可能利用和靠近现有公路，以方便运输，施工和生产维护管理； 选择有利地形，减少施工难点，尽量避开高地震烈度区、滑坡、采空塌陷区等不良工程地质 段，确保管道长期可靠安全运营； 大、中型穿（跨）越的位置选择应服从线路整体走向；线路局部走向应服从穿（跨）越点的 需要；管道尽量减少与水域交叉，选择合理的河流穿跨越点； 管道应尽量避绕规划区，减少拆迁工程量。必须通过时，应考虑所经城镇的规划和发展；对 于自然保护区和文物保护区，首先考虑避绕，当难以避绕时应经过论证并征得主管部门同意； 线路走向应尽量避免通过人口稠密、人类活动频繁地区，在确保管道安全的同时，确保管道 周边地区的安全。
25
一、蒸汽管网工程
11、管道应力计算
应力分析
管道设计中只有弯头可作为补偿元件，一般可选取1.5D弯头，其他如三通、变径 处均为应力集中点处，一般都在固定支架（墩）处设置；
直埋管道采用钢套钢管道时，管道弯头处的外套管管径应放大，预留弯头补偿空 间。
三通、变径处焊口应做加强处理，支管的直管段不应太长，三通后应做飞腿设计， 减小三通处的应力。
8、管道附件设置
阀门设置
管道干线、支干线、支线的起点安装关断阀门； 工作管直径≥300mm的阀门应安装旁通阀，口径按主管直径十分之一选用； 直径≥500mm的阀门，宜采用电动驱动装置； 阀门类型：常用有闸阀、截止阀和蝶阀； 直埋蒸汽管道使用的阀门宜选用焊接连接，架空管道阀门采用法兰连接； 选用阀门的设计压力应比管道设计压力高一个等级；
外护管公称直径
≤500 600~1000 ≥1200
排潮管公称直径
40 50 65
排潮管外护钢套 管公称直径 150
150 150
17
一、蒸汽管网工程
8、管道附件设置
检查室设置
埋地管道在分支处和装有阀门、疏水装置处，应设置检 查井和疏水井，以便检查和维修。 地下水位较高时，应采用钢筋土检查井，并应有防水设 施； 管道穿越井壁处应设柔性防水套管； 疏水井采用主、副井室布置方式，疏水阀组和疏水口应 分别设置在两个井室内。 地下水位较高的地方，为防止地下水进入阀井，可做钢 制阀井，管道穿阀井处焊接。
补偿器类型
蒸汽管道常用补偿器有波纹补偿器、旋转补偿器等；
19
一、蒸汽管网工程
轴向外压波纹补偿器
9、管道补偿
轴向外压波纹补偿器
轴向外压波纹补偿器，波纹受拉伸而轴向长度增加来补偿热膨胀； 使用时不允许有横向位置，通常补偿器靠近固定支架，另一端为导向支架。 自然补偿安全可靠，在地形变化较大或蒸汽管道拐弯场合，应尽量利用管道本身的走向， 并在适当的位置设置导向架和固定架来进行合理设置； 波纹材质应选择不锈钢，接管材质与直管材质相同，设计压力宜比管道压力高一等级。
不同敷设方式比较
架空敷设
优点 管道投资较小，便于后期运行维护管理
缺点
管道热损失大，影响城市美观， 基础支墩占地面积大。
直埋敷设
管道占地面积小，热损失小，对周边环境影响小。管和事道故投检资修较。大，不利于发现隐患
地沟敷设
管道对周边环境影响小
投资最大，容易破坏管道保温结 构，减少管道使用寿命
7
一、蒸汽管网工程
设计选用：满足规范前提下，考虑生产工艺及使用参数。 对于管径DN≤200，一般选择无缝钢管，推荐采用20#; 对于管径DN≥250，一般选择双面螺旋缝焊接钢管，对于参数（P ≤2.5MPa ，
t ≤300℃），可选用Q235B，超过以上选择Q345或同类型其他。
执行标准：无缝钢管执行GB/T8163、GB/T3087; 焊接钢管执行GB/T3091、GB/T9711。
8、管道附件设置
架空管
埋地管
16
一、蒸汽管网工程
8、管道附件设置
排潮管设置
直埋蒸汽管道应设置排潮管，一般每150~200m需设置1组； 一是可用来排出保温层中的潮气，二是可作为管道泄露的检 查管； 排潮管应设置在外护管轴向位移量较小处，宜结合内固定支 座共同设置； 排潮管直径选取宜按下表：
支架设置
管道支架布置间距根据跨距计算确定； 水平直角弯头两侧支架间的展开长度不应大于正常跨距的0.73倍； 。
23
一、蒸汽管网工程
支架做法
支架包含基础、支架、支座。 可参考图集：附图
10、支架设置
24
一、蒸汽管网工程
11、管道应力计算
应力分析
工作管道的许用应力取值、管壁厚度计算、补偿值计算及应力验算应按照 DL/T5366规定执行； 设计采用START软件进行应力计算。该软件采用有限元模型，考虑土壤、保温层 及防护软垫的综合影响建立边界条件，并考虑重量，压力，温度的作用对直管、弯 头和三通进行详细的应力分析。
20
一、蒸汽管网工程
大拉杆波纹补偿器
拉杆型波纹补偿器由中间管道连接的两个 波纹管及拉杆、端板等结构件组成，吸收与 其垂直平面上的横向位移并能承受波纹管内 压产生的推力； 设计时可利用跨越道路时管道上翻的垂直 段设置。
9、管道补偿
大拉杆补偿器
21
一、蒸汽管网工程
9、管道补偿
旋转补偿器
旋转补偿器通过同轴的两个钢制圆筒的同轴转动来吸收热膨胀，并通过密封填料和法兰 盘对其进行密封； 结构简单，补偿量大且没有盲板力，运行安全维护简单方便； 架空和直埋管道均适用，补偿器两侧一定距离不能设导向支架； 对称布置时，一般位于一个补偿段的正中间，补偿间距不宜过大，宜为250~300m。
27
一、蒸汽管网工程
常用保温材料 1、超细玻璃棉
2、纳米绝热保温毡 （二氧化硅气凝胶）
旋转补偿器
22
一、蒸汽管网工程
10、支架设置
支架类型
常用支架包括固定支架、导向支架、滑动支架和弹簧支架等； 固定支架用来固定管道，限制各个方向的位移； 导向支架用来阻挡管道的横向位移，而引导管道轴向移动； 滑动支架只用来支撑管道荷载，不限制管道横向及轴向位移； 弹簧支架用来防止管道竖向膨胀量较大而脱空。
18
一、蒸汽管网工程
9、管道补偿
蒸汽管道补偿
补偿分自然补偿和补偿器补偿两种； 自然补偿是利用管道本身自然弯曲（柔性）来补偿管道的热伸长。当弯管转角小于 150°时能用作自然补偿；常用的自然补偿有L型、Z型、π型和空间立体弯等。 自然补偿安全可靠，在地形变化较大或蒸汽管道拐弯场合，应尽量利用管道本身的走向， 并在适当的位置设置导向架和固定架来进行合理设置；
施工简单，防止轴向失稳，介质温度≤130℃，安装温度≥10℃ 无补偿器费用，允许敞槽施工，有临时热源 部分沟槽可回填，需一次性补偿器 固定墩多，维护量大。保护薄弱部件、减小推力
6
一、蒸汽管网工程
3、敷设形式
选择原则
城镇街道上和居住区内的管网宜采用地下敷设，地下敷设困难时，可采用地上敷设，但应注 意美观。 厂区热力网管道，宜采用地上敷设。 管沟敷设首选不通行管沟敷设；穿越不允许开挖检修的地段时，采用通行管沟敷设；通行管 沟困难时，采用半通行管沟敷设。 蒸汽直埋敷设应采用保温良好、防水可靠、耐腐蚀的预制保温管，设计寿命不低于25年。
8
一、蒸汽管网工程
5、管道布置
布置原则
管道应平行于道路，并宜敷设在车行道以外，同一条管道应只沿街道的一侧敷设； 穿过厂区的管道应敷设在易于检修和维护的位置； 管道与建（构）筑物和其他管线的最小距离应满足《城镇供热管网设计规范》CJJ34； 管道折角和三通位置设置应尽量靠近固定支架，波纹补偿器器12m范围内禁止出现折角；
工作参数
城镇供热管道：蒸汽介质参数要求（设计压力≤1.6MPa，温度≤350℃）。
3
一、蒸汽管网工程
2、蒸汽应用场景
蒸汽种类
根据压力和温度对各种蒸汽的分类为：饱和蒸汽，过热蒸汽
集中供热管道的介质一般都是过热蒸汽，可以实现蒸汽的长 距离输送，饱和蒸汽一般是厂区内部管道，供内部生产使用。
蒸汽应用
蒸汽管道工程设计交流
2019年02月
1
目录
1
蒸汽管网工程
2
管网配套工程
3
设计工作流程
2
一、蒸汽管网工程
1、定义及工作参数
定义 蒸汽供热系统由热源、热力网和热用户三部分组成。 热源负责制备蒸汽，多采用热电厂和集中锅炉房；热用户多为工业生产用户，也可为 采暖用户。 热网是连接热源与终端热用户的输配系统； 热网系统包括管道、阀门、补偿装置、计量仪表、减温减压装置以及管道弯头附件等； 热网附属系统包括管道支架、支墩、疏水装置、排潮管、保温、防腐等。
闸阀
截止阀
蝶阀 15
一、蒸汽管网工程
疏水装置设置
蒸汽管道的低点和垂直升高的管段前设置启动疏水和 经常疏水装置； 同一坡向的管段，顺坡情况下每隔400～500m，逆坡时 每隔200～300m设置启动疏水和经常疏水装置； 管网末端及用户段易产生凝结水段应设置经常疏水， 其他设置启动疏水即可； 埋地管道疏水系统由疏水管、疏水井（疏水阀及疏水 器）和冷却井组成。
水力计算过程
饱和蒸汽的水力计算较简单：根据蒸汽的流量，控 制合适的流速，选择合适的管径即可；
7、水力计算
过热蒸汽应同时计算管道的压降和温降，即同时进 行水力计算和保温计算。在满足末端用户的使用参 数的同时，应保证管道内蒸汽保持过热蒸汽状态， 无凝结水析出。
水力计算原理：
保温结构计算原理：
14
一、蒸汽管网工程
生活采暖 工业领域：用于加热/加湿、动力/驱动、降温及清洗。
4
一、蒸汽管网工程
敷设类型
1、地上敷设
低支架：H=0.3~1.0m 中支架：H=2.0~4.5m 高支架：H≥4.5m
3、敷设形式
C
2、地沟敷设
通行 半通行 不同行
H
D
（H） （A） （B） （C） （D） （E）
B
E
A
通行 ≥1.8 ≥0.6
通过应力计算，得到各节点和支架的应力，如果局部应力较大，应做优化设计， 以优化设计后的应力计算数据为依据，选择图集中合适的支架形式或单独做支架设 计。
26
一、蒸汽管网工程
12、管道保温
保温材料性能要求
保温材料不应对管道及管路附件产生腐蚀； 硬质保温材料密度不大于300kg/m3，软质及半硬质不大于200kg/m3； 接触工作管的保温材料，允许使用温度应比蒸汽温度高100℃以上； 硬质保温材料含水率重量比不得大于7.5%，硬质保温材料抗压强度不得小于0.4MPa， 抗折强度不应小于0.2MPa； 保温结构可采用单一绝热材料层或复合层，也可设置辐射隔热层和空气层或抽真空； 同种保温材料应分层敷设，单层厚度不得大于100mm，且各层厚度宜相等。
≥0.2
≥0.2
≥0.2
≥0.2
半通行 ≥1.2 ≥0.5
≥0.2
≥0.2
≥0.2
≥0.2
不通行 －
－
≥0.1 ≥0.05 ≥0.15 ≥0.2
5
一、蒸汽管网工程
敷设类型
3ห้องสมุดไป่ตู้直埋敷设
无补偿 有补偿
冷安装 敞槽预热安装 覆土预热安装
3、敷设形式
补偿方式
无
冷安装
补
敞槽预热
偿 覆土预热
有补偿
特点及适用条件
10
一、蒸汽管网工程
6、管材选择
管件材质选择
弯头、三通、变径管均采用标准成品件，材质一般采用20#，壁厚不小于管道壁 厚，管件标准应满足《钢制对焊管件 类型与参数》GB/T 12459、《钢制对焊管 件 技术规范》GB/T13401。
连接形式
管道连接应采用焊接。管道与设备、阀门等连接也应采用焊接，需拆卸时， 采用法兰连接。DN≤25mm的放气阀，可采用螺纹连接。
9
一、蒸汽管网工程
6、管材选择
管道材质选择
规范要求：应采用无缝钢管、电弧焊或高频焊焊接钢管，钢号满足以下规定。
钢号 Q235A Q235B 10、20及低合金钢
适用范围 P ≤1.6MPa ，t ≤150℃ P ≤2.5MPa ，t ≤300℃ 热网规范适用的全部参数
钢板厚度 ≤ 16mm ≤ 20mm 不限