热力管道直埋技术在暖通工程中的应用

摘要：采用热力管道的直埋敷设方式，可以有效避免采用有沟敷设时产生的城市热力管道与上水、下水、电力、通讯、煤气等多种管线或地下构筑物发生矛盾;还可以有效地解决厂区热力管道因占地尺寸较大,造成成本造价过高的问题。即使与厂区热力管道的架空敷设相比,仍然占有价格上的优势。文中探讨了直埋蒸汽管道在暖通工程中的应用。

关键词：热力管道 直埋技术暖通工程 应用

中图分类号：TU96+2 文献标识码：A

前言

热网敷设好坏直接影响供热效果, 也影响运行维护管理的费用。随着保温材料的发展, 供热管道保温技术得到很大发展。20 年代, 苏联采用填充泥煤瓦直埋管道。40 ~ 50年代, 用整体压缩加筋泡沫混凝土外包石棉水泥直埋热力管道, 由于其吸水性大而很少应用。有的国家采用泡沫混凝土、珍珠岩、玻璃棉、矿渣棉、岩棉等保温材料, 都因吸水性较强、易变形、管道腐蚀快, 使其发展受到影响。直到60 年代, 国外开始采用聚氨醋泡沫塑料作为主要保温材料, 其导热系数低、容重小、闭孔率高、憎水性强、防腐性能好、防水性能好、强度高, 并且可整体一次成型。因此, 芬兰、瑞典、丹麦、挪威等国用聚氨酷硬质泡沫塑料作保温层, 以高密度聚氢乙稀塑料作保护壳层的直埋管道得到广泛应用。

一、供热管道直埋的敷设方式

供热管道直埋的敷设方式主要有三种:

1无补偿直埋敷设, 此种敷设方式是热力管道具有一定的埋深, 靠土壤与管道的摩擦限制热力管道的热伸长, 在管道沟槽敷土前应进行预热,预热温度一般取安装温度与运行温度差的一半即可, 这种敷设方式一般适用于以热水为热媒的供热管道, 且管径不宜过大。

2增设一次性补偿器, 补偿器的补偿能力要满足安装温度至预热温度管道的热伸长量。在热力管道施工安装后进行预热, 待管道伸长后将一次性补偿活动处焊牢, 然后再埋土。这种敷设方式在车辆运行频繁的马路上, 在管道预热前可埋土, 不致影响交通。

3增设直埋式热力管道补偿器, 此种敷设方式需设固定墩, 固定墩间距通过计算确定。直埋式热力管道补偿器的补偿能力要满足两固定墩间直管道的热伸长量。直埋敷设热力管道无论是采用哪种方式都要计算管道热态(包括预热)时产生的推力, 核算热力管道断面的应力, 此应力不应超过运行温度下钢材的许用应力。

二、直埋蒸汽管道技术的应用

1直埋蒸汽管道设计的基本原则

（1） 直埋蒸汽管道与直埋热水管道的设计方法不同，管网运行参数不同。直埋蒸汽管道所输送的均为高温蒸汽介质，因其温度高，所以设计方法不同于直埋热水管道。首先，按照我国国家建设部颁布的《城市直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T 81—98 的规定，直埋热力管道的直管段的当量应力变化范围应满足一定的压力范围，直埋蒸汽管道的设计不能象直埋热水管道那样允许有锚固段存在，直埋蒸汽管道的设计必须使整个管系的热应力释放掉，即管道必须能产生热位移。

（2） 管道保温结构不同。直埋热水管道使用的是“三位一体”的预制保温管，即聚氨脂保温层紧密地粘结在工作钢管的外表面。但由于聚氨脂的耐热温度最高为140℃，因此直埋蒸汽管道只能做成包裹式的复合保温结构，即必须使用耐高温的保温材料，这种包裹式的结构使得工作钢管与保温层必然是脱开的，仅此一点区别就决定了直埋蒸汽管道不能按照直埋热水管道的设计方法进行设计。

（3） 高温蒸汽管道的直埋敷设技术，目前国家尚无出台相应规范。近年来，经过我国广大工程技术人员在工程施工过程中不断摸索和实践，从直埋蒸汽管道的基础理论和基本构造研究，在实践中开发出来了不同结构、性能各异的直埋管道产品，而目前比较成熟的技术可归纳为：内滑动外固定（即工作钢管与保温结构脱开，工作钢管受热膨胀时，钢管运动，发生位移而保温结构层与外套管成一整体结构，不发生运动）、内滑动内固定（即固定端处将工作钢管固定在外套管上，不用钢筋混凝土结构固定）外滑动内固定（即保温材料和工作钢管紧密结合，捆绑成一个整体，保温结构和工作钢管在管道热膨胀时同时运动）这三种结构。

2高温蒸汽直埋管道的保温结构(保温层)

直埋蒸汽管道的保温结构是技术部分中比较重要的一个环节，保温效果是高温蒸汽管道直埋的主要指标，而其保温效果的好坏最终取决于保温结构。如保温材料不耐水煮沸，进入保温层被蒸汽加热到沸腾后，将沿管道迅速蔓延，造成无机保温层材料热软化和有机保温层材料聚氯酯破孔软化，从而会引起大范围的保温材料破坏，导热系数急剧增加，保温性能急剧破坏，严重时地面会出现冒汽现象。由此可知，保温材料的防水性能及耐煮沸对高温蒸汽管道直埋敷设的安全性和可靠性有较大的影响，是保证蒸汽管道安全工作的关键所在。因此，在蒸汽管道直埋敷设中对保温材料的选择上应注意选择耐煮沸及防水性能较好的材料。

3高温蒸汽管道排潮管的作用及安装

高温蒸汽直埋管道的保温层应设置排潮装置，排潮管是直埋蒸汽管道不可缺少的一个组成部分。因保温管在生产、运输及安装过程中，尤其是赶上雨季施工，不可避免地含有或者会吸收一些潮气甚至少量水分，这些潮气或水分在管道运行时经管内蒸汽加热就会在保温层问形成蒸汽，如不及时排除，会使保温层间压力升高，很容易发生爆管事故。因此对于不抽真空的保温结构，必须设置排潮管。排潮管的设置不仅在启动运行阶段发挥重大作用，而且在正常运行中的作用也不可忽视，因为正常运行时可以通过排潮管的排潮量大小判断管道是否泄漏。通常情况下，管道供应厂家把排潮管设于固定墩上，一个固定墩上设置一个排潮口，在安装过程中将固定墩的排潮口设于固定墩卡板的同一侧，以确保每一段管道都能有效排潮。并将排潮口引出地面，至行人、车辆无障碍处，以防影响交通或潮气烫伤行人，同时还应考虑排潮管的防灌(雨)水措施。

4外保护结构

目前，在国内高温蒸汽直埋敷设管道上采用的外保护结构形式主要有三种：高密度聚氯乙烯管外护、玻璃钢外护及钢套管外护。

（1） 高密度聚氯乙烯管外保护。由于高密度聚氯乙烯管耐温较低，对温度十分敏感，其强度随温度变化大，因此，不宜应用到高温蒸汽直埋敷设的管道上，但在热水直埋供热管道上应用较为普遍。

（2） 钢套管外保护。主要是外滑动的保温结构(保温层与工作钢管一起相对于外护钢管做同步位移，工作钢管承受的摩擦力基本上不受土壤压力的影响)应用较多。

（3） 玻璃钢外保护。主要是在内滑动保温结构中应用较多。

钢套管的防腐问题较为重要。首先，钢套管外护层一般防腐用环氧煤沥清刷涂，由于与土壤反复摩擦，不久就失去防腐能力，造成外护钢管腐蚀破洞。其保温层2—4 米就要做夹环支撑，此处保温材料导热系数明显大于不做夹环处，沿管道形成数量很大的热桥泄温点，对外钢管传导大量的热量，会加剧外钢管的腐蚀速度，降低管系的使用寿命。玻璃钢外保护由于耐温能力强、防水防腐性能好、强度高便于施工，是外护层的理想材料。

结束语

热力管道直埋近年来发展很快, 以“氰聚塑”和“管中管”为代表的热力管道直埋技术具有工程造价低、热损耗低、节约能源、防腐绝缘性好、使用寿命长、占地面积小、施工快、有利于环保等优点, 现已广泛应用于全国各地热力工程中。直埋热力管道采用工厂化生产, 现场安装, 符合现代化生产要求。热力管道直埋技术无论质量还是经济性、环保及寿命等方面均优于其它敷设方式, 前景广阔。

参考文献

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