沧州市热网故障分析和提高热网可靠性技术措施

　　【摘要】本文归纳了沧州市热网故障，将其分为管道故障和管路部件故障两大类，分析了故障成因，并提出提高热网可靠性的技术措施，为建设可靠性的供热系统提供了途径。
　　【关键词】供热系统,热网,故障,可靠性
　　
　　2008年以前，沧州市区采暖系统分为两种形式：离电厂较近区域为电厂供暖；离电厂较远区域为小区锅炉房供暖。2008年，沧州市新建热电厂，由于机组增容，供暖能力增大，扩大了供暖区域，改建城市热网，一些锅炉房供暖区域也加入城市热网。热电联产集中供热提高了能源利用率，热量连续输送，室内温度恒定，有较好的热稳定性，是现代化城市供热方式最好的选择。
　　一、热网故障及原因
　　由于旧的热网运行年数已久，一些管道管件已损坏，加入新的城市热网，工作压力增大，造成采暖初期故障频出，严重影响了供暖质量。笔者通过实地调查研究，总结和分析了热网出现的故障及原因，陈述如下。热网由管道和管路附件构成，因此将热网的故障分为管道故障和管路附件故障两大类。
　　1、管道故障：主要是由管道腐蚀和焊缝破裂两方面原因引起的。
　　其中管道腐蚀是热网故障的主要原因。管道腐蚀按腐蚀成因可分为内腐蚀和外腐蚀，外腐蚀较内腐蚀更为严重。
　　（1）管道内腐蚀是由管内介质引起的腐蚀，与管内介质及运行参数有关，主要来自以下几方面：
　　溶解氧腐蚀：一方面，由于原来的一些小的区域锅炉房设计运行不规范，供热管网采用未经除氧的水或者含氧量大于规定值的补给水，造成一些内表面没有采取防腐措施的管道内腐蚀。另一方面，原锅炉房供暖热网，是间歇性供暖方式，在锅炉停止运行时，随着水温的逐渐降低，水的热胀冷缩，会使整个系统上部出现真空，会有空气渗入，形成氧腐蚀条件。如果管道表面有沉积物或泥渣，就更容易发生腐蚀。管道停运期间的内部腐蚀，比其运行时氧腐蚀更为严重。
　　游离CO2腐蚀：管网中的循环水中含有CO2气体，加热后会分解析出，并与水发生化学反应导致管道内腐蚀。
　　气泡点蚀：原锅炉房供暖热网，由于间断运行，热网停运后，管道内会形成空气泡，促使管道发生气泡点蚀。
　　（2）管道外腐蚀是由管道外表面的介质引起的腐蚀，与热力管道所处的环境和温度，管道质量和保温防腐结构有关。
　　一是不利的外部环境。因为沧州地区地质条件差、地下水位高、土壤有腐蚀性，导致防腐层被破坏，管道被腐蚀。地下管线中的雨水管、自来水管、污水管的泄漏事故,使土壤干、湿不定，尤其是污水的泄漏还给土壤带来了成份不定的腐蚀介质，污水对热力管道的腐蚀更加严重。许多小区排水管道采用的是明沟盖板，不可避免的出现热力管道与排水管沟交叉敷设，当热力管道在排水管沟内穿过时，虽然采取了加钢套管等防护措施，但由于年久，有的钢套管已被腐蚀，里面的供热管道被污水浸泡，防腐层被破坏，钢管被腐蚀。再者，由于排水管沟的防水做得不好，当热力管道与排水管沟敷设距离较近时，排水管道渗漏，造成热力管道被腐蚀。另外，通信、电力及城市高楼大厦的接地,造成土壤中存在大量的杂散电流,引起管道的电化学腐蚀。
　　二是管壁薄，设计、施工重视程度差。热网支管小管径管道比较多，管壁薄，多采用有缝钢管，比大管径无缝钢管因腐蚀发生的故障次数多。
　　三是运行温度。一般来说，在大气环境下，温度每提高10℃，腐蚀速度加快1倍。热网供回水温度为135℃/95℃，供热系统用户末端采用的是85℃/60℃的供回水。
　　四是管道运输、施工过程中防腐层和保温层被破坏。
　　由上述内、外腐蚀因素造成的点腐蚀、面腐蚀，使管道局部受损，承压能力降低。
　　 （3）焊缝破裂是指制造和施工操作焊缝质量欠佳、强度不够引起的事故与故障。
　　 2、管路附件故障：主要包括补偿器和阀门等的故障。
　　 （1）补偿器损坏。热网补偿器中损坏最多的是波纹管补偿器，由于其用不锈钢制成，水中含有的CL-使波纹管发生内外腐蚀[3]，导致补偿器多层被腐蚀穿透；另一方面波纹管补偿器用于直埋管道，在反复运行过程中，管道与土壤的摩擦力逐渐下降，直埋管道安全稳定状态所需的摩擦段长度增长，使驻点逐步向补偿器的一侧漂移，最后造成波纹管补偿器失效，进而被拉伸破坏。
　　（2）阀门故障。导致阀门故障的主要原因：阀门阀体腐蚀和开关失灵。关闭件经常受到流体的冲刷，使得腐蚀加快发展。有些阀瓣，虽然采用较好材料，但腐蚀损坏仍比阀体快。关闭件与阀杆、阀座常用螺纹连接，连接处比一般部位缺氧，容易构成氧浓差电池，使其腐蚀损坏。有的关闭件密封面采用压入形式，由于配合不紧，稍有缝隙，也会发生氧浓差电池腐蚀。阀门在操作过程中，摩擦的表面由于同时的机械作用和金属与环境进行化学的或电化学的互相作用的结果产生磨损和破坏。
　　（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视，尤其是小区内的供热管道。例如：突然停电造成的水击；近年来家用轿车增多，频繁的挤压路面，尤其是旧小区内供热管道覆土深度浅，更容易造成管道被破坏；住户私自改给排水管道，挖掘热力管道附近土壤，造成土壤下陷，或者破坏热力管道防腐层，引起热力管道破坏。
　　二、提高热网可靠性的途径和技术措施
　　热网发生故障是由其固有条件确定的，发生故障是随机事件，不能完全避免。但采取以下措施可以减少故障，可以减少因故障而停止供热的时间和影响范围。
　　1、规划、设计方面：（1）热力网管道尽量敷设在车行道、绿化带以外的地方，协调好与污水管道的位置。（2)热力网管道采用无缝钢管、电弧焊或高频焊焊接钢管。管道和钢材的规格及质量应符合国家相关标准的规定。（3)热力网管道应选用吸水率小的保温材料，并应有性能良好的防腐层和保温层。（4)热力网管道的温度变形应充分利用管道的转角管段进行自然补偿。直埋敷设热水管道，经计算允许时，宜采用无补偿敷设方式。（5)热力网管道应选用防腐性能优良的阀门和附件。（6）设计有效地除氧系统和补水处理系统，使水中溶解氧浓度与PH值达到水质标准要求。（7)管网发生故障后，最关键的问题就是如何尽快排除故障，恢复供热，尽量减少停止供热的时间。
　　为了减少因土壤腐蚀造成的故障，便于发现故障以及免除挖掘冻土延续维修时间，对于故障率高的部件，宜设在检查井内，尽量少用直埋。
　　管道发生故障时，要及时排除故障管道内的水，便于检修。放水阀和放气阀的设置情况及其管径大小直接影响到事故管段的放水和充水时间，也就是关系到停止供热时间。
　　在选择热水管道放水阀、放气阀时，应综合考虑热水管道长度、坡度与直径及其变化、允许放水时间、放水点数目等因素，给出放水阀及放气阀的直径，切不可盲目选择。
　　在管线上加设分段阀，将热力管线合理分段，借助于分段阀，既便于调节热力平衡，又有利于在发生事故时采取有效措施，从而减小停止供热的范围。反之，如果在管网上没有安装分段阀，那么管网上任何部件的故障都将导致系统完全故障。我国《城市热力网设计规范》CJJ34-2002中规定：热水热力网干线应装设分段阀门，分段阀门的间距宜为：输送干线，2000～3000m；输配干线，1000～1500m.蒸汽热力网可不安装分段阀门。
　　2、运行、管理方面：（1）停热期间，供热管网应采用湿式保养，充入符合水质要求的软化水。（2）加强夏季检修，通过夏季检修发现管网薄弱部件，淘汰承压能力差的管段，更换已被腐蚀破坏的管道部件，以保证供暖期的正常运行。
　　三、结论
　　热网的可靠性是一个重大的技术经济课题，设计和施工时应采取合理的敷设方式、选用质量好的元部件、对特殊地段的管段要采取措施，重视施工质量，遵守施工验收规范；热网运行过程中，要加强管理，及时发现隐患，发生故障时，积极采取优化调度方案，使事故的影响范围降到最小；建立专门的维修机构和队伍，保证发生事故后在限定时间内恢复供热。