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滄州市熱網(wǎng)故障分析和提高熱網(wǎng)可靠性技術(shù)措施

所屬欄目:城市規(guī)劃論文 發(fā)布日期:2010-08-20 08:33 熱度:

  【摘要】本文歸納了滄州市熱網(wǎng)故障,將其分為管道故障和管路部件故障兩大類,分析了故障成因,并提出提高熱網(wǎng)可靠性的技術(shù)措施,為建設(shè)可靠性的供熱系統(tǒng)提供了途徑。
  【關(guān)鍵詞】供熱系統(tǒng),熱網(wǎng),故障,可靠性
  
  2008年以前,滄州市區(qū)采暖系統(tǒng)分為兩種形式:離電廠較近區(qū)域?yàn)殡姀S供暖;離電廠較遠(yuǎn)區(qū)域?yàn)樾^(qū)鍋爐房供暖。2008年,滄州市新建熱電廠,由于機(jī)組增容,供暖能力增大,擴(kuò)大了供暖區(qū)域,改建城市熱網(wǎng),一些鍋爐房供暖區(qū)域也加入城市熱網(wǎng)。熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱提高了能源利用率,熱量連續(xù)輸送,室內(nèi)溫度恒定,有較好的熱穩(wěn)定性,是現(xiàn)代化城市供熱方式最好的選擇。
  一、熱網(wǎng)故障及原因
  由于舊的熱網(wǎng)運(yùn)行年數(shù)已久,一些管道管件已損壞,加入新的城市熱網(wǎng),工作壓力增大,造成采暖初期故障頻出,嚴(yán)重影響了供暖質(zhì)量。筆者通過實(shí)地調(diào)查研究,總結(jié)和分析了熱網(wǎng)出現(xiàn)的故障及原因,陳述如下。熱網(wǎng)由管道和管路附件構(gòu)成,因此將熱網(wǎng)的故障分為管道故障和管路附件故障兩大類。
  1、管道故障:主要是由管道腐蝕和焊縫破裂兩方面原因引起的。
  其中管道腐蝕是熱網(wǎng)故障的主要原因。管道腐蝕按腐蝕成因可分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕,外腐蝕較內(nèi)腐蝕更為嚴(yán)重。
  (1)管道內(nèi)腐蝕是由管內(nèi)介質(zhì)引起的腐蝕,與管內(nèi)介質(zhì)及運(yùn)行參數(shù)有關(guān),主要來自以下幾方面:
  溶解氧腐蝕:一方面,由于原來的一些小的區(qū)域鍋爐房設(shè)計(jì)運(yùn)行不規(guī)范,供熱管網(wǎng)采用未經(jīng)除氧的水或者含氧量大于規(guī)定值的補(bǔ)給水,造成一些內(nèi)表面沒有采取防腐措施的管道內(nèi)腐蝕。另一方面,原鍋爐房供暖熱網(wǎng),是間歇性供暖方式,在鍋爐停止運(yùn)行時(shí),隨著水溫的逐漸降低,水的熱脹冷縮,會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)上部出現(xiàn)真空,會(huì)有空氣滲入,形成氧腐蝕條件。如果管道表面有沉積物或泥渣,就更容易發(fā)生腐蝕。管道停運(yùn)期間的內(nèi)部腐蝕,比其運(yùn)行時(shí)氧腐蝕更為嚴(yán)重。
  游離CO2腐蝕:管網(wǎng)中的循環(huán)水中含有CO2氣體,加熱后會(huì)分解析出,并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致管道內(nèi)腐蝕。
  氣泡點(diǎn)蝕:原鍋爐房供暖熱網(wǎng),由于間斷運(yùn)行,熱網(wǎng)停運(yùn)后,管道內(nèi)會(huì)形成空氣泡,促使管道發(fā)生氣泡點(diǎn)蝕。
  (2)管道外腐蝕是由管道外表面的介質(zhì)引起的腐蝕,與熱力管道所處的環(huán)境和溫度,管道質(zhì)量和保溫防腐結(jié)構(gòu)有關(guān)。
  一是不利的外部環(huán)境。因?yàn)闇嬷莸貐^(qū)地質(zhì)條件差、地下水位高、土壤有腐蝕性,導(dǎo)致防腐層被破壞,管道被腐蝕。地下管線中的雨水管、自來水管、污水管的泄漏事故,使土壤干、濕不定,尤其是污水的泄漏還給土壤帶來了成份不定的腐蝕介質(zhì),污水對(duì)熱力管道的腐蝕更加嚴(yán)重。許多小區(qū)排水管道采用的是明溝蓋板,不可避免的出現(xiàn)熱力管道與排水管溝交叉敷設(shè),當(dāng)熱力管道在排水管溝內(nèi)穿過時(shí),雖然采取了加鋼套管等防護(hù)措施,但由于年久,有的鋼套管已被腐蝕,里面的供熱管道被污水浸泡,防腐層被破壞,鋼管被腐蝕。再者,由于排水管溝的防水做得不好,當(dāng)熱力管道與排水管溝敷設(shè)距離較近時(shí),排水管道滲漏,造成熱力管道被腐蝕。另外,通信、電力及城市高樓大廈的接地,造成土壤中存在大量的雜散電流,引起管道的電化學(xué)腐蝕。
  二是管壁薄,設(shè)計(jì)、施工重視程度差。熱網(wǎng)支管小管徑管道比較多,管壁薄,多采用有縫鋼管,比大管徑無縫鋼管因腐蝕發(fā)生的故障次數(shù)多。
  三是運(yùn)行溫度。一般來說,在大氣環(huán)境下,溫度每提高10℃,腐蝕速度加快1倍。熱網(wǎng)供回水溫度為135℃/95℃,供熱系統(tǒng)用戶末端采用的是85℃/60℃的供回水。
  四是管道運(yùn)輸、施工過程中防腐層和保溫層被破壞。
  由上述內(nèi)、外腐蝕因素造成的點(diǎn)腐蝕、面腐蝕,使管道局部受損,承壓能力降低。
   (3)焊縫破裂是指制造和施工操作焊縫質(zhì)量欠佳、強(qiáng)度不夠引起的事故與故障。
   2、管路附件故障:主要包括補(bǔ)償器和閥門等的故障。
   (1)補(bǔ)償器損壞。熱網(wǎng)補(bǔ)償器中損壞最多的是波紋管補(bǔ)償器,由于其用不銹鋼制成,水中含有的CL-使波紋管發(fā)生內(nèi)外腐蝕[3],導(dǎo)致補(bǔ)償器多層被腐蝕穿透;另一方面波紋管補(bǔ)償器用于直埋管道,在反復(fù)運(yùn)行過程中,管道與土壤的摩擦力逐漸下降,直埋管道安全穩(wěn)定狀態(tài)所需的摩擦段長(zhǎng)度增長(zhǎng),使駐點(diǎn)逐步向補(bǔ)償器的一側(cè)漂移,最后造成波紋管補(bǔ)償器失效,進(jìn)而被拉伸破壞。
  (2)閥門故障。導(dǎo)致閥門故障的主要原因:閥門閥體腐蝕和開關(guān)失靈。關(guān)閉件經(jīng)常受到流體的沖刷,使得腐蝕加快發(fā)展。有些閥瓣,雖然采用較好材料,但腐蝕損壞仍比閥體快。關(guān)閉件與閥桿、閥座常用螺紋連接,連接處比一般部位缺氧,容易構(gòu)成氧濃差電池,使其腐蝕損壞。有的關(guān)閉件密封面采用壓入形式,由于配合不緊,稍有縫隙,也會(huì)發(fā)生氧濃差電池腐蝕。閥門在操作過程中,摩擦的表面由于同時(shí)的機(jī)械作用和金屬與環(huán)境進(jìn)行化學(xué)的或電化學(xué)的互相作用的結(jié)果產(chǎn)生磨損和破壞。
  (3)其它原因造成的故障。其它原因造成的管路故障也不容忽視,尤其是小區(qū)內(nèi)的供熱管道。例如:突然停電造成的水擊;近年來家用轎車增多,頻繁的擠壓路面,尤其是舊小區(qū)內(nèi)供熱管道覆土深度淺,更容易造成管道被破壞;住戶私自改給排水管道,挖掘熱力管道附近土壤,造成土壤下陷,或者破壞熱力管道防腐層,引起熱力管道破壞。
  二、提高熱網(wǎng)可靠性的途徑和技術(shù)措施
  熱網(wǎng)發(fā)生故障是由其固有條件確定的,發(fā)生故障是隨機(jī)事件,不能完全避免。但采取以下措施可以減少故障,可以減少因故障而停止供熱的時(shí)間和影響范圍。
  1、規(guī)劃、設(shè)計(jì)方面:(1)熱力網(wǎng)管道盡量敷設(shè)在車行道、綠化帶以外的地方,協(xié)調(diào)好與污水管道的位置。(2)熱力網(wǎng)管道采用無縫鋼管、電弧焊或高頻焊焊接鋼管。管道和鋼材的規(guī)格及質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。(3)熱力網(wǎng)管道應(yīng)選用吸水率小的保溫材料,并應(yīng)有性能良好的防腐層和保溫層。(4)熱力網(wǎng)管道的溫度變形應(yīng)充分利用管道的轉(zhuǎn)角管段進(jìn)行自然補(bǔ)償。直埋敷設(shè)熱水管道,經(jīng)計(jì)算允許時(shí),宜采用無補(bǔ)償敷設(shè)方式。(5)熱力網(wǎng)管道應(yīng)選用防腐性能優(yōu)良的閥門和附件。(6)設(shè)計(jì)有效地除氧系統(tǒng)和補(bǔ)水處理系統(tǒng),使水中溶解氧濃度與PH值達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。(7)管網(wǎng)發(fā)生故障后,最關(guān)鍵的問題就是如何盡快排除故障,恢復(fù)供熱,盡量減少停止供熱的時(shí)間。
  為了減少因土壤腐蝕造成的故障,便于發(fā)現(xiàn)故障以及免除挖掘凍土延續(xù)維修時(shí)間,對(duì)于故障率高的部件,宜設(shè)在檢查井內(nèi),盡量少用直埋。
  管道發(fā)生故障時(shí),要及時(shí)排除故障管道內(nèi)的水,便于檢修。放水閥和放氣閥的設(shè)置情況及其管徑大小直接影響到事故管段的放水和充水時(shí)間,也就是關(guān)系到停止供熱時(shí)間。
  在選擇熱水管道放水閥、放氣閥時(shí),應(yīng)綜合考慮熱水管道長(zhǎng)度、坡度與直徑及其變化、允許放水時(shí)間、放水點(diǎn)數(shù)目等因素,給出放水閥及放氣閥的直徑,切不可盲目選擇。
  在管線上加設(shè)分段閥,將熱力管線合理分段,借助于分段閥,既便于調(diào)節(jié)熱力平衡,又有利于在發(fā)生事故時(shí)采取有效措施,從而減小停止供熱的范圍。反之,如果在管網(wǎng)上沒有安裝分段閥,那么管網(wǎng)上任何部件的故障都將導(dǎo)致系統(tǒng)完全故障。我國(guó)《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ34-2002中規(guī)定:熱水熱力網(wǎng)干線應(yīng)裝設(shè)分段閥門,分段閥門的間距宜為:輸送干線,2000~3000m;輸配干線,1000~1500m.蒸汽熱力網(wǎng)可不安裝分段閥門。
  2、運(yùn)行、管理方面:(1)停熱期間,供熱管網(wǎng)應(yīng)采用濕式保養(yǎng),充入符合水質(zhì)要求的軟化水。(2)加強(qiáng)夏季檢修,通過夏季檢修發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)薄弱部件,淘汰承壓能力差的管段,更換已被腐蝕破壞的管道部件,以保證供暖期的正常運(yùn)行。
  三、結(jié)論
  熱網(wǎng)的可靠性是一個(gè)重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)課題,設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)采取合理的敷設(shè)方式、選用質(zhì)量好的元部件、對(duì)特殊地段的管段要采取措施,重視施工質(zhì)量,遵守施工驗(yàn)收規(guī)范;熱網(wǎng)運(yùn)行過程中,要加強(qiáng)管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,發(fā)生故障時(shí),積極采取優(yōu)化調(diào)度方案,使事故的影響范圍降到最小;建立專門的維修機(jī)構(gòu)和隊(duì)伍,保證發(fā)生事故后在限定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供熱。
  

文章標(biāo)題:滄州市熱網(wǎng)故障分析和提高熱網(wǎng)可靠性技術(shù)措施

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