某小區(qū)蒸汽直埋管道設計的幾點體會

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【摘要】結合工程實例，論述了蒸汽直埋管道保溫結構、保溫材料的選擇、補償距離的確定、疏水井、排潮管等設計要點。 

  【關鍵詞】蒸汽直埋管道； 保溫結構； 固定支座； 排潮管    直埋蒸汽管道在我國城鎮(zhèn)集中供熱管網中得到了大量應用，加之《城鎮(zhèn)供熱直埋蒸汽管道技術規(guī)程》的頒布，使得直埋蒸汽管道得到越來越廣泛 發(fā)展 。本文結合工程實例談談蒸汽直埋管道設計、施工、運行的幾點體會。    1、工程概況    某小區(qū)蒸汽管道入地改造是2004年為配合一新建住宅樓的規(guī)劃要求進行的移位設計，原有管廊上供四根管道，均需埋地敷設至用汽點。其中三根蒸汽管道，管徑分別為DN300、DN250、DNl25；還有一根地熱水管道。三根蒸汽管道的介質均為過熱蒸汽，操作參數：0.8MPa 300℃，設計參數：1.0MPa 320℃。地熱水操作參數：0.8MPa 80℃，設計參數：L 0MPa 100℃。路由總長度為260米。管道已安全運行四個供暖期，筆者就蒸汽直埋管道設計、施工、運行情況談談幾點體會。    2、蒸汽直埋管道設計要點    2.1　保溫結構的選擇    保溫結構形式主要有內滑動式和外滑動式。內滑動式結構如圖1，滑動面在工作管外表面與硬質保溫層內表面，保溫材料和外護管相對不動。外滑動式結構如圖2，滑動面在外護管內表面，軟質的保溫材料隨工作管及支撐環(huán)一起在外套管內滑動。本工程在咨詢了大量工程實例后結合實際情況(本設計在沿海地區(qū))采用了內滑動式復合保溫結構。保溫結構為：工作管＋硅酸鈣瓦＋聚氨酯泡沫塑料＋外護層。該保溫結構要注意保證復合保溫層界面溫度小于外層保溫層允許工作溫度的90％以下。    2.2　保溫材料的選擇    目前蒸汽直埋保溫管廠采用的保溫材料主要有：微孔硅酸鈣瓦、離心玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、硅酸鋁纖維氈、巖棉、增水膨脹珍珠巖、復合硅酸鹽等。經實踐這些保溫材料各具特點。    微孔硅酸鈣瓦：目前國內可生產三種類型硅酸鈣瓦：1)普通型：成型工藝簡單，保溫等基本性能能夠滿足保溫要求，價格便宜。但它溶于水后溶解成泥漿狀，并對鋼管有腐蝕作用。只適用于土壤干燥地區(qū)直埋管道或部分廠區(qū)架空管道。2)一般憎水型：在普通硅酸鈣表面噴涂耐高溫憎水材料(如硅油)，它較A的優(yōu)點是價格適中，可以保持較低的相對濕度，適用于一般地區(qū)。3)防水型：在硅酸鈣中加入較大比例的耐高溫防水材料(硅油)，加入的硅油足以包裹硅酸鈣內部的微孔周邊，使其具有較強的防水性，對于南方高水位、高濕度地區(qū)應予以首選，但價格較高。    離心玻璃棉管殼：用于蒸汽管道，一定選用無堿離心法生產的玻璃棉。離心玻璃棉用于直埋蒸汽管道，具有以下幾點優(yōu)勢：1)當密度超過50kg／rrl3(50K)時，導熱系數隨著密度增高基本不變化，據此特點可以采用支撐力強的高密度玻璃棉管殼。2)由于玻璃棉是體相結構，實驗表明：當它充分浸水后，再將水分烘干，體積基本不變。3)回彈性幾乎百分之百，可以彌補縫隙。4)由于是纖維材料，有利于排濕通暢，但高密度無堿玻璃管殼略貴些。    硅酸鋁纖維氈耐溫800℃以上，500℃時導熱系數為0.161 W／(m.K)，是一種很好的保溫材料。聚氨酯泡沫塑料，耐熱溫度＜150℃，所以不能單獨用于蒸汽直埋保溫管道上，只能作為復合保溫管的外保溫層。巖棉、增水膨脹珍珠巖、復合硅酸鹽等保溫材料經過應用，發(fā)現巖棉遇水會板結，珍珠巖類浸水就松散。因此保溫材料的選用應非常慎重，應根據具體情況選擇。例如本設計處在沿海地區(qū)，地下水位高，采用了復合保溫層，其中隔熱層選用防水型微孔硅酸鈣瓦保溫層采用聚氨酯泡沫塑料，經過幾年運行沒有出現問題。    2.3　補償距離的確定    設計應注意補償距離的合理性。例如本設計中補償器長度1.4m(可補償距離33m)，固定墩長度2m，按常規(guī)管長12m、9m 計算 ，兩固定點的間距定為27.4m或30.4m，補口數量為4個，而本設計根據總的距離及每個補償器可補償的距離，固定點的間距定為31.5m，造成每個固定點之間增加2個補口，增加了勞動強度及泄漏點，所以應該根據補償器尺寸、管長、固定敦長度確定補償距離。    2.4　固定支座的設計    固定支座有內固定支座、外固定支座、內外固定支座三種。內固定即內管固定，內管通過一定的結構形式固定在外保護管上，充分利用外保護管的強度和剛度以及外保護管與土壤之間的摩擦力來使內管固定，可節(jié)省鋼筋混凝土支墩但只有以鋼管作為外保護管才可能采用內固定形式。內固定支座優(yōu)點是減小工程量降低施工難度，但無法解決冷橋問題和熱流外泄問題。外固定即工作鋼管和外保護管同時固定，在每一段管道和補償器的兩端，要設兩個鋼筋混凝土支墩，保證管道的固定。“塑套鋼”和“玻璃鋼套鋼”保溫結構必須采取這種固定形式。外固定支座可以解決冷橋問題和熱流外泄問題，但固定敦尺寸按純理論計算很大，理論和實踐證明在允許固定墩微量的位移時可以大大減小將固定敦承受的推力。筆者根據大量已施工、運行的項目情況調研最終采用了內外固定支座。 2.5　排潮管的設計    排潮管是排除工作管與外護管之間水汽的導管。看似很小的排潮管卻在直埋蒸汽管道中發(fā)揮著巨大作用，一是在每年管道運行初期排出保溫層中的潮氣，保證保溫層的性能達到設計要求：二是根據排潮管運行狀況判斷管道故障。排潮管的設計應注意以下幾個問題：1)排潮管應設在外護管位移較小的一頭：2)排潮管應有可靠的防倒灌措施；3)排潮管地下部分也應采取保溫。有的工程為保證美觀將排潮管設于地下小室或雨水井中，并加上關斷閥，但筆者認為，由于雨季的影響，小室及雨水井很難保證不灌水，并且一旦在非運行期忘記關斷閥門會造成不可彌補的后果。所以排潮管還是盡量引至地面以上，并標明編號，一旦發(fā)生問題可以快速判斷問題管段。    2.6　疏水井的設計    為了維修操作人員的安全本設計疏水井設計為主副兩個井，閥組設在主井中，疏水管道引至副井，副井直徑1m且比主井深0.5m，可以有效防止閥組浸泡在水中，又利于凝結水的抽取。    2.7　直埋蒸汽管道的安裝    直埋蒸汽管道的安裝應按以下程序進行：1)放線定位，所有固定墩的開挖、澆筑、養(yǎng)護。放線一定要準確，對于采用直埋波紋管補償器的，堅決不能用補償器找中；2)分段開挖管溝，做好墊層，對于水位高的地區(qū)要注意排水；3)分段下管，檢驗接口，試壓。4)現場補口；對于外護管補口后還應進行氣密性試驗。5)吹掃一暖管一排潮一試運行。    2.8　其他    多根蒸汽管道并排敷設時，外護層間距應適當放寬，要考慮外護管現場補口時的可操作性。對于采用直埋波紋管補償器的應特別注意安裝方向，通常補償器的導流筒在補償器的固定端，與介質流向一致，介質流向由固定端指向活動端。但為了減小固定墩的受力當補償器對稱布置時有一側的補嘗器就違反了此規(guī)則，因此反裝的補償器的導流筒的方向在訂貨時一定要特殊提出要求，即導流筒應與補償器的活動端連接。排潮管地埋部分也需進行保溫。    3、結語    對直埋蒸汽管道而言完善的設計是基礎，規(guī)范的安裝是關鍵，嚴格的管理是保障，任何環(huán)節(jié)出現問題都會帶來不可彌補的損失，因此應不斷 總結 ，不斷學習、研究直埋蒸汽管道技術，使之在城市建設中發(fā)揮更大的優(yōu)勢。