長(zhǎng)距離中水輸送管道選型研究

　　摘要：城市中水作為電廠主要水源已經(jīng)越來(lái)越普遍，現(xiàn)結(jié)合某電廠一期工程工程實(shí)踐，從管道的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性兩方面，對(duì)各種常用管材進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦采用預(yù)應(yīng)力鋼套筒混凝土管道作為電廠供水管材。同時(shí)認(rèn)為PE管和夾砂玻璃鋼管在一定適用條件下也是比較好的中水輸送管材。

　　關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離；中水；管道；技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

　　1、工程概況

　　某電廠本期建設(shè)2×600MW機(jī)組，廠址位于市區(qū)北約5km，電廠循環(huán)水及鍋爐用水的補(bǔ)充水量約2388m3/h，采用市區(qū)污水處理廠經(jīng)過(guò)二級(jí)生物處理的出水。

　　市區(qū)污水處理廠與電廠距離約35km，電廠廠址處地面標(biāo)高比污水處理廠高約44m，采用一級(jí)升壓供水。因電廠有可靠的備用水源，中水供水管道采用單根管道供水。

　　2、長(zhǎng)距離輸水工程管材的選擇

　　在電廠長(zhǎng)距離輸水工程中，管材的選擇一般要根據(jù)工程的規(guī)模，管道的工作壓力，輸水距離的長(zhǎng)短，工程的進(jìn)度與重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地質(zhì)等情況，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面論證綜合比較后確定。

　　目前我國(guó)引進(jìn)大量的新型管材和新的生產(chǎn)工藝，管材的優(yōu)化尤為重要。目前長(zhǎng)距離輸水工程大都在鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管與預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、玻璃鋼管、PE管等方面選擇，以下結(jié)合本工程特點(diǎn)分別就各種管材進(jìn)行論述。

　　2.1焊接鋼管

　　焊接鋼管是應(yīng)用最普遍的管道之一。鋼管的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，耐振動(dòng)、重量輕、長(zhǎng)度大、接頭少和加工接口方便等。缺點(diǎn)是易生銹，不耐腐蝕，因此必須采取防腐措施。本工程輸送介質(zhì)為中水，根據(jù)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335-2002）“再生水輸配水管道宜采用非金屬管道。當(dāng)使用金屬管道時(shí)，應(yīng)進(jìn)行防腐蝕處理”的規(guī)定，工程采用焊接鋼管時(shí)，需對(duì)焊接鋼管進(jìn)行防腐處理。

　　采用焊接鋼管內(nèi)防腐工作量大，且施工質(zhì)量不易保證。

　　2.2鑄鐵管和球墨鑄鐵管

　　鑄鐵管按材質(zhì)可分為灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管�；铱阼T鐵管安裝方便，價(jià)格低廉，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，但由于灰口鑄鐵管口徑不大、材質(zhì)不穩(wěn)定，性質(zhì)脆，不耐振動(dòng)彎折，因此事故較多，在長(zhǎng)距離輸水工程中很少采用。

　　球墨鑄鐵管具有鋼管的柔性及鑄鐵管的耐腐蝕性，其強(qiáng)度比鋼管大，延伸率也高出10%，運(yùn)輸，吊裝性能好，采用柔性接頭，安裝省時(shí)省力。其缺點(diǎn)是價(jià)格較高。

　　2.3預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管因加工工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、較適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況而應(yīng)用普遍。預(yù)應(yīng)力混凝土管口徑一般在2000mm以下，工作壓力在0.4～0.8MPa。本工程中水輸送管道壓力較高，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管不滿足要求。

　　2.4預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）

　　預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管是一種由鋼板、鋼絲和混凝土構(gòu)成的復(fù)合管材。該管的特點(diǎn)是充分發(fā)揮了鋼材的抗拉、易密封性及混凝土的抗壓和耐腐蝕性，管道能承受較高的內(nèi)壓與外部荷載，抗?jié)B性及耐腐蝕性好。管子的接口采用鋼制承插口，并設(shè)橡膠止水圈(單膠圈或雙膠圈)，止水效果好，安裝方便，價(jià)格也比較低廉。缺點(diǎn)是管道轉(zhuǎn)向、分支、變徑時(shí)需要采用金屬配件，并且需要設(shè)計(jì)混凝土鎮(zhèn)墩。該管目前在廠外長(zhǎng)距離輸送管線工程中應(yīng)用十分廣泛。

　　2.5玻璃鋼管及夾砂玻璃鋼管

　　玻璃鋼管是一種新型的復(fù)合材料管，它主要以玻璃纖維紗作為增強(qiáng)材料和樹(shù)脂作為基體制成，玻璃鋼管應(yīng)用十分廣泛。隨著玻璃鋼管的普及應(yīng)用，又出現(xiàn)了夾砂玻璃鋼管（簡(jiǎn)稱RPMP），這種管道不僅從性能上提高了管材剛度，而且降低了管道的成本。夾砂玻璃鋼管具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）優(yōu)良的耐腐蝕性能；

　　2）無(wú)毒害、無(wú)二次污染

　　3）比重小、重量輕，比重僅為鋼、鑄鐵管的1/4—1/5，混凝土的2/3。管道重量大約占同規(guī)格、同長(zhǎng)度球墨鑄鐵管的1/4，混凝土管的1/10。因此，裝卸方便，易于安裝。

　　4）水力學(xué)性能優(yōu)異、節(jié)能效果好。夾砂玻璃鋼管具有光滑的內(nèi)表面，摩阻系數(shù)小，水力流體特性好。

　　目前夾砂玻璃鋼管道生產(chǎn)廠家良莠不齊，導(dǎo)致出現(xiàn)了一些工程事故，但只要從生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)原材料等方面進(jìn)行控制，也能滿足工程要求，并有成功的工程實(shí)例。當(dāng)壓力較低，夾砂量較大時(shí)，管道價(jià)格低廉，能節(jié)省工程造價(jià)，適應(yīng)于中壓及高壓供水的夾砂量很少的夾砂玻璃鋼管道或純玻璃鋼管道價(jià)格較高，主要用于石油工業(yè)等特殊用途，在長(zhǎng)距離輸水工程中很少采用。

　　2.6PE管

　　PE管有如下特點(diǎn)：

　　1）優(yōu)良的耐腐蝕性能；

　　2）無(wú)毒害、無(wú)二次污染

　　3）比重小、重量輕，接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身均為PE材質(zhì)，易于安裝。

　　4）水力學(xué)性能優(yōu)異、與夾砂玻璃鋼管相近，節(jié)省能耗。

　　5）接口采用熱熔對(duì)接和電熔對(duì)接，施工簡(jiǎn)單。

　　6）因管道斷裂伸長(zhǎng)率較大，對(duì)地基的不均勻沉降力較強(qiáng)。

　　7）大口徑PE管道價(jià)格較高。

　　2.7鋼骨架塑料復(fù)合管

　　鋼骨架塑料復(fù)合管是將PE與鋼骨架熔為一體，相互交織的一種新型管材。它具有重量輕，強(qiáng)度高，耐腐蝕性能好，耐磨，安裝施工方便，管道內(nèi)壁光滑，節(jié)能節(jié)材，壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是價(jià)格較高。鋼骨架塑料復(fù)合管最大口徑為500mm，難以滿足本工程輸水量要求。

　　3管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

　　管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法采用電力工程中常用的“年費(fèi)用最小法”，即將投資按計(jì)算出的年固定費(fèi)用率分?jǐn)傊撩恳荒曛�，再加上升壓水泵年耗電電費(fèi)等運(yùn)行費(fèi)為年總費(fèi)用，其中年總費(fèi)用值小者方案優(yōu)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果見(jiàn)表1。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較中數(shù)據(jù)取值如下：

　　1）根據(jù)《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》，年固定費(fèi)分?jǐn)偮蔄FCR：

　　AFCR＝CR＋MR

　　CR――資金回收系數(shù)

　　MR――大修費(fèi)率，可取2.5%。

　　資金回收系數(shù)計(jì)算公式：

　　CR＝i(1＋i)n/[(1＋i)n-1]

　　i――投資回收率；本工程i=9.42%。

　　n――工程經(jīng)濟(jì)使用年限，可取n=20。

　　根據(jù)以上公式計(jì)算出AFCR＝13.78%

　　2）局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算；

　　3）年運(yùn)行小時(shí)數(shù)5500h，水泵小時(shí)耗電：N=9.8Qh/0.72,年耗電量：E=N•5500kW•h。其中水泵效率取0.8，電機(jī)效率取0.9；

　　4）因廠外電源采用城市電源，電費(fèi)按鄭州市城市工業(yè)用電取值，為0.61元/kW•h。

　　5）工程造價(jià)中包含管材費(fèi)、安裝費(fèi)、建筑費(fèi)。

　　4 結(jié)論

　　4.1采用DN900鋼套筒混凝土管道年總費(fèi)用最小，鋼套筒混凝土管道在我國(guó)一些長(zhǎng)距離重點(diǎn)輸水工程有較多的應(yīng)用，因此本工程廠外中水供水系統(tǒng)首推DN900鋼套筒混凝土管道；

　　4.2在相同管徑的情況下，夾砂玻璃鋼管及PE管沿程水頭損失最小，年耗電量最少。其沿程水頭損失大約為其它各種管材的59%-62%；在相同輸水流量和水頭損失情況下，采用夾砂玻璃鋼管和PE管可減少一級(jí)管徑；

　　4.3本工程輸水壓力較高，夾砂玻璃鋼管夾砂量少，造價(jià)高，在壓力較低的輸水工程中，夾砂玻璃鋼管有造價(jià)優(yōu)勢(shì)，其經(jīng)濟(jì)性好于鋼套筒混凝土管道；

　　4.4大口徑PE管道造價(jià)偏高，小口徑PE管造價(jià)較低，當(dāng)采用小管徑（直徑500mm以下）管道輸水時(shí)，PE管的經(jīng)濟(jì)性也比較好。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1、 火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5339-2006

　　2、 污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50335-2002