摘　要：總結(jié)供熱系統(tǒng)中需要設(shè)置旁通管的位置，對設(shè)置旁通管的目的、旁通管的作用、管徑確定等問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)；  旁通管；  設(shè)計(jì)

Design of Bypass Pipe for Heating System

Abstract：The positions where bypass pipe should be installed in heating system are summarized．The purpose of installing bypass pipe，the function of by-pass pipe，determination of pipe diameter and other issues are discussed．

Keywords：heating system；bypass pipe；design

1　鍋爐旁通管

在熱水鍋爐房系統(tǒng)中，在鍋爐的進(jìn)出水母管之間一般設(shè)置一條旁通管道(見圖l)。鍋爐旁通管有以下兩種作用，分別計(jì)算確定鍋爐旁通管管徑后，選取較大的管徑。

①作用1

在熱網(wǎng)投運(yùn)前，用于管道清洗。在管道清洗前，打開鍋爐旁通管上的旁通閥(蝶閥或球閥)，關(guān)閉鍋爐進(jìn)出水管道上的閥門，從而將鍋爐房從供熱系統(tǒng)中隔離出來，使得用于清洗管道的循環(huán)水經(jīng)鍋爐旁通管回到熱網(wǎng)中循環(huán)清洗管道。此時(shí)，鍋爐旁通管的管徑應(yīng)通過計(jì)算確定，使旁通管(含旁通閥)的阻力約等于單臺鍋爐的阻力。

②作用2

供熱系統(tǒng)運(yùn)行中，旁通無法通過鍋爐的多余流量。實(shí)際上，鍋爐本體能通過的循環(huán)水流量上限范圍為鍋爐設(shè)計(jì)流量的80％～l20％。若循環(huán)水實(shí)際流量大于鍋爐設(shè)計(jì)流量的120％，則多余的流量無法通過鍋爐，需要設(shè)置旁通管通過多余流量。

供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，易出現(xiàn)小溫差大流量的情況。雖然從節(jié)能的角度應(yīng)盡量避免這樣情況的發(fā)生，但受到種種條件的制約，往往無法提高供回水溫差，這就必須利用鍋爐旁通管通過多余流量。

旁通管的管徑需要經(jīng)過計(jì)算確定，若設(shè)計(jì)供、回水溫度為ts、tr，設(shè)計(jì)質(zhì)量流量為qm，實(shí)際供、回水溫度為ts,r、tr,r實(shí)際質(zhì)量流量為qm,r，設(shè)計(jì)供暖熱負(fù)荷為F，則通過旁通管的多余質(zhì)量流量Dqm計(jì)算式為：

式中Dqm——通過旁通管的多余質(zhì)量流量，t／h

qm,r——實(shí)際質(zhì)量流量，t／h

qm——設(shè)計(jì)質(zhì)量流量，t／h

F——設(shè)計(jì)供暖熱負(fù)荷，MW

ts,r、tr,r——實(shí)際供、回水溫度，℃

ts、tr——設(shè)計(jì)供、回水溫度，℃

某鍋爐房安裝4臺熱水鍋爐，單臺熱功率為70MW，設(shè)計(jì)供、回水溫度為l30、70℃，單臺鍋爐的額定質(zhì)量流量為1003t／h。4臺鍋爐可以通過的最大質(zhì)量流量為設(shè)計(jì)流量的l20％，即4814t／h。若實(shí)際供、回水溫度為100、60℃，則實(shí)際運(yùn)行流量為6020t／h，通過旁通管的多余質(zhì)量流量為1206t／h。根據(jù)多余質(zhì)量流量選擇旁通管的管徑，應(yīng)使旁通管(含旁通流量調(diào)節(jié)閥)的阻力約等于單臺鍋爐的阻力。旁通管應(yīng)安裝流量調(diào)節(jié)閥，流量調(diào)節(jié)閥可選取截止型、蝶型流量調(diào)節(jié)閥等，截止型流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度優(yōu)于蝶型流量調(diào)節(jié)閥。受國內(nèi)生產(chǎn)工藝水平限制，截止型流量調(diào)節(jié)閥最大規(guī)格為DN 450mm，當(dāng)旁通管規(guī)格大于DN 450mm時(shí)，只能選擇蝶型流量調(diào)節(jié)閥，但流量調(diào)節(jié)精度將大大降低。因此，當(dāng)旁通管的規(guī)格過大，且要求調(diào)節(jié)精度較高時(shí)，需要并聯(lián)安裝兩個(gè)或多個(gè)截止型流量調(diào)節(jié)閥組。

2　循環(huán)泵旁通管

①防止水擊的循環(huán)泵旁通管

在鍋爐房、中繼泵站、熱力站的循環(huán)泵進(jìn)出口之間安裝旁通管，是為了防止突然停電造成水擊，避免循環(huán)泵損壞。在旁通管上安裝緩開緩閉式止回閥，將水擊的影響降至最低。防止水擊的循環(huán)泵旁通管的設(shè)置見圖2。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，循環(huán)泵出水母管壓力p1大于循環(huán)泵進(jìn)水母管壓力p2，由于旁通管上安裝了止回閥，出水母管中的水不會回流到進(jìn)水母管中。當(dāng)突然停電時(shí)，循環(huán)泵停止工作，循環(huán)泵出水母管壓力p1瞬間降低，進(jìn)水母管壓力p2將瞬間升高，這時(shí)p2>p1，止回閥打開，使水通過旁通管，避免形成水擊。

對于鍋爐房，GB 50041—2008《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，旁通管的截面積不小于母管的50％。對于中繼泵站，CJJ 34—2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，旁通管宜與母管等徑。對于熱力站，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范未進(jìn)行明確規(guī)定，建議選擇與母管等徑的旁通管。

②定壓旁通管

當(dāng)熱源與熱用戶之間高差較大時(shí)，往往采用旁通管定壓方式，以適當(dāng)降低管網(wǎng)運(yùn)行壓力^[1]，定壓旁通管管徑的計(jì)算方法見文獻(xiàn)[2]。定壓旁通管與防止水擊的循環(huán)泵旁通管雖然位置均位于循環(huán)泵進(jìn)出口之間，但作用不同，不能互相代替。旁通管定壓系統(tǒng)見圖3。旁通管定壓方式的優(yōu)勢在于通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥可使得供回水壓線在原有基礎(chǔ)上整體下移，有利于熱網(wǎng)安全運(yùn)行^[1，3]。

3　分布式變頻泵系統(tǒng)中的旁通均壓管

隨著我國供熱行業(yè)節(jié)能意識的不斷增強(qiáng)，分布式變頻泵系統(tǒng)在供熱領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。分布式變頻泵系統(tǒng)的熱源循環(huán)泵只需要克服熱源內(nèi)部阻力，大大減小了熱源循環(huán)泵的能耗。分布式變頻泵承擔(dān)熱用戶(熱力站)的流量，克服熱用戶及管網(wǎng)阻力。與傳統(tǒng)動力集中式系統(tǒng)相比，降低了近端熱用戶節(jié)流富裕壓頭造成的能量損失。因此，理論上分布式變頻泵系統(tǒng)沒有多余的能耗，比傳統(tǒng)動力集中式系統(tǒng)節(jié)能。分布式變頻泵系統(tǒng)見圖4。

均壓旁通管內(nèi)的壓降為0，即均壓旁通管內(nèi)為同一壓力，從而對熱網(wǎng)起到穩(wěn)壓作用^[4]。均壓旁通管所在位置是整個(gè)管網(wǎng)的定壓點(diǎn)，在均壓旁通管上安裝有壓力傳感器^[5]。當(dāng)均壓旁通管壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，壓力傳感器將壓力信號傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)打開泄水閥，使系統(tǒng)壓力恢復(fù)到正常值。反之，控制系統(tǒng)控制補(bǔ)水泵工作，向系統(tǒng)補(bǔ)水，使系統(tǒng)壓力升高并恢復(fù)到正常值。理論上均壓旁通管的規(guī)格應(yīng)為母管規(guī)格的3倍，但實(shí)際工程中，由于母管較大，均壓旁通管的規(guī)格很難達(dá)到母管的3倍，但至少應(yīng)與母管等徑。均壓旁通管高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，及時(shí)排出系統(tǒng)內(nèi)的不凝性氣體；低點(diǎn)設(shè)置泄水閥，停運(yùn)檢修時(shí)排出系統(tǒng)內(nèi)的水。

4　熱力站一級側(cè)旁通管

熱力站一級側(cè)供回水母管之間設(shè)置旁通管，旁通管上設(shè)置閘閥或蝶閥，也可以是球閥，只起關(guān)斷作用。旁通管的作用：當(dāng)一級管網(wǎng)建成后，進(jìn)行清洗時(shí)，為了避免污物進(jìn)入換熱器，關(guān)閉換熱器進(jìn)出水閥門，打開旁通管上的閥門，使循環(huán)水可以循環(huán)清洗管道。一般情況下，該旁通管只在管道清洗時(shí)使用，管徑不需過大，只需保證旁通管阻力不影響清洗即可。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，旁通管規(guī)格一般取一級管網(wǎng)母管規(guī)格的33％～50％。

5　熱網(wǎng)中閥門的旁通管

①閘閥旁通管

CJJ 34—2010規(guī)定，工作壓力大于或等于1.6MPa，且公稱直徑大于或等于500mm的管道上的閘閥應(yīng)安裝旁通閥，旁通閥的直徑可按閘閥直徑的10％選用。

這種做法是為了降低閘閥的開啟力矩：在開啟閘閥前，先開啟旁通管，則閘閥兩側(cè)的壓差減小，閘閥的開啟力矩相應(yīng)減小。目前，對于規(guī)格大于DN500mm的供熱管道上的閥門多采用蝶閥，而不是閘閥。但為了減小蝶閥的開啟力矩，同樣推薦安裝旁通管。

②減緩水擊的旁通管

CJJ 34—2010規(guī)定，當(dāng)動態(tài)水力分析結(jié)果表明，需延長輸送干線分段閥門關(guān)閉時(shí)間以降低壓力瞬變值時(shí)，宜采用主閥并聯(lián)旁通閥的方法解決。旁通閥規(guī)格可取主閥規(guī)格的25％。主閥與旁通閥應(yīng)連鎖控制，旁通閥必須在開啟狀態(tài)下，主閥才能進(jìn)行關(guān)閉操作，主閥關(guān)閉后旁通閥才可關(guān)閉。

這樣規(guī)定是為了延長閥門有效關(guān)閉時(shí)間，避免發(fā)生水擊。至于閥門關(guān)閉所必需的時(shí)間，需經(jīng)過專門的動態(tài)水力分析，并結(jié)合具體管網(wǎng)模型計(jì)算后才可確定。

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本文作者：趙欣剛  張蓉  韓瀟  丁偉

作者單位：中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院