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供熱管道直埋技術簡析

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-07-29  瀏覽次數:52459
 中國供熱設備網  本文對蒸汽管直埋敷設技術進行了介紹,由于高溫蒸汽介質的特殊性,蒸汽直埋管道敷設不同于常規的熱水管道,本文從保溫層性能要求出發,給出了蒸汽直埋管道的最小保溫層厚度計算方法,并針對蒸汽管道直埋技術提出了設計中應該注意的問題。
  0 供熱管道直埋技術簡介
敷設供熱管網需要選擇布局合理的方式,供熱管網是熱電聯產集中供熱系統的三個組成部分之一,將熱電廠中蒸汽或熱水輸送到采暖用戶或者工業用戶。在目前的集中供熱系統中,隨著供熱半徑不斷增大,管網建設的投資也越來越大,管道的建設費用能占到總供熱工程投資的1/3~1/2。因此,供熱管網優化在節省投資、節約能源和保護環境中起著重要的作用。敷設供熱管網的主要要求就是保證管網的安全可靠運行、節省投資、使用壽命長、維修方便等。因此,正確選擇管道的敷設方式顯得尤為重要。
供熱管道敷設分為地上和地下兩種方式。地上敷設的方式是一種傳統的相對經濟的方法。由于它不接觸地下水和土壤,因而便于操作和管理,容易查找和排除故障。然而,對于大面積的集中供熱系統,地上敷設的熱損失較高,特別是對城市環境的影響較大。集中供熱管道敷設在地下是最常用的一種敷設方式,如供熱管道置入地溝等。由于地溝敷設的方式可以保證管道不暴露,因而可以避免雨雪等對管道的影響,為了解決管道受不同溫度下自由膨脹和收縮的問題,地溝中可以設置專門的管道連接裝置,這就是所謂的地溝敷設。地溝敷設相比地上敷設會省略地上支架等結構,解決了占用地上空間的問題,但它的成本要比地上架設高。目前供熱管道直埋敷設技術得到了迅速的發展,世界上許多先進國家普遍使用該方式。我國也制定了一些相關的技術標準,如CJJ/T81-98《城市直埋供熱管道工程技術規程》成為接近成熟和發展相關的行業標準,CJ/T114-2000《高密度聚乙烯外護套管埋地預制聚氨酯泡沫保溫管》等。雖然蒸汽管直埋技術在實際工程中已經被部分應用,但還有許多需要解決的問題。
綜上所述,不難看出正確的管網布局和供熱管道敷設方式是熱網效益的重要指標。管道熱損失和管道阻力損失是供熱管道效率的重要標志。
1 蒸汽管直埋技術
蒸汽直埋管作為城市熱網的組成部分,直埋蒸汽管道首先應符合行業標準CJJ34《城市熱網的有關規定設計規范》。該規范中對管道水平或垂直間距都給出了具體要求。如果實地狀況不能滿足間距要求,則應采取有效措施以增強管道的保溫。直埋蒸汽管道敷設深度也有最低要求,根據不同的結構,最小敷設深度不一樣。
直埋蒸汽管道敷設的兩點特殊性:
(1)直埋中的蒸汽管應敷設在地下管線的絕大多數管道的上部,并考慮管道的熱補償方法。
(2)由于蒸汽直埋管道保溫的特點和要求,蒸汽管道是用來運輸高溫蒸汽,管道熱損失并不需要使用■分析的方法來計算管道效率。
由于直埋蒸汽管的特殊性,因而具有以下幾個特點:
(1)蒸汽直埋管道不同于常規的熱水管道,因而在架空或地溝敷設蒸汽管道時與熱水敷設方式不同。一般直埋蒸汽管需要輸送超過200℃的蒸汽,而常規的直埋熱水管只需要輸送100℃~150℃的熱水。另外,管道直埋技術在熱傳遞上也是不同于地溝敷設和地上敷設,直埋蒸汽管道保溫是通過導熱的方式向周圍的土壤傳遞熱量,而地上管道和地溝管道則是通過對流換熱的方式向大氣傳熱。因此直埋敷設技術的設計方法與其他方式不同,地上和地溝敷設可以設置為等同熱阻環境(空氣),而直埋管道的環境(土壤)受許多因素影響,例如:
土壤性質(主要是土壤熱導率),管道的深度和管道直徑等。此外,土壤本身是一種保溫介質,使土壤的熱阻比空氣的熱阻具有更多的變化范圍,因而給設計計算帶來一定的困難。
(2)供熱直埋管道往往需要與其他各種管道并行或交叉敷設,為了避免其他管道漏水等腐蝕供熱管道,因而需要對供熱管道保溫層特殊設計,增強抗腐蝕和抗滲漏的性能。尤其是節點(如彎頭,三通,疏水和排氣等)的防水和防漏要求。
(3)由于高溫蒸汽通常在200℃以上,熱補償是非常重要的。
2 直埋蒸汽管道的保溫要求
直埋蒸汽管道由于輸送高溫蒸汽和直埋敷設的要求,因而對保溫有幾點要求:
(1)鋼管和保溫材料需要隔絕?梢圆捎貌煌馁|的保溫材料。
(2)蒸汽直埋管道對保溫材料的要求除了基本的直埋管道的要求外,對防水和防漏的要求更高,以確保管道的安全和運行的可靠性。
3 直埋蒸汽管道保溫層厚度計算方法
供熱管道的保溫層厚度計算一般從經濟性考慮,即保溫管道每年投資回報率、管道保溫熱損失費、每年的維修費用和運行成本的總和最小。由于直埋蒸汽管道的特殊性,雖然能滿足敷設經濟性的要求,但由于難以控制管道外表面溫度,因而在管道安全和環境保護等方面帶來了許多問題。因此,直埋蒸汽管道的保溫層厚度不應使用常規的經濟性算法,只能根據管道與土壤的傳熱特性計算。
根據蒸汽直埋管傳熱機理分析,保溫厚度計算的主要影響因素有:
(1)蒸汽最高溫度;
(2)保溫材料的性能;
(3)鋼管的公稱直徑;
(5)管道的敷設深度;
(6)土壤性質;
直埋蒸汽管道通常使用復合保溫結構。復合保溫層分為空氣和非空氣層兩種,無空氣層復合保溫結構如圖1所示。鋼管外有保護層,向外依次是無機保溫層和有機保溫層,以及外套鋼管。
直埋蒸汽管道對材料保溫性能要求:
(1)無機保溫層需要吸水率小的材料,最好是憎水性的。導熱系數較低,抗壓強度高。比較常用的材料有憎水巖棉和玻璃棉。
(2)有機保溫層主要采用聚氨酯泡沫塑料。該保護層需要整體鑄造,避免焊縫的出現,并將無機層和外保護管連成一體。
(3)外套管一般采用鋼套鋼結構,從而可以加強保溫與整體的防水性能。管道的防腐層可以采用多層防腐的結構。
 --河北昊天熱電設備集團有限公司 鄭中勝
 
關鍵詞: 供熱
 
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