摘要：在蒸汽管道施工中,一般采用地面敷设,但在市区地面敷设的蒸汽管道影响周围环境。将地面敷设蒸汽管道改为直埋蒸汽管道,可以节省空间,改善周围环境,提高热效率。文中介绍了直埋蒸汽管道的特点,以及保温结构、保温层厚度、伸缩节参数的确定。对直埋蒸汽管道在火力发电厂中的应用进行了理论分析和实践总结,论述了蒸汽直埋管道的结构与保温型式,热补偿和疏排水井设置方式,以及施工、安装、运行的注意事项。
关键词：直埋蒸汽管道；玻璃钢外套管；钢套钢；内滑动；外滑动；排潮井
0引言
蒸汽管道由于输送介质温度高、热位移大等特点,不能采用目前已很成熟的热水管道的保温材料和保温结构形式。20世纪90年代初期,国内许多科研机构与生产厂商开始研制、生产适合高温蒸汽管道直埋敷设的保温材料和保温形式,推动了蒸汽直埋管道的快速发展。我国现行的《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》CJJ/T104-2014标准，对工作压力小于或等于2.5Mpa、温度小于或等于350℃直埋敷设蒸汽管道的设计、施工、验收和运行维护进行了统一的规定与说明。
1直埋蒸汽管道的结构形式
目前,蒸汽管道直埋敷设通常采用两种形式,即玻璃钢外套管内滑动外固定式和钢套管外滑动内固定式。
1.1玻璃钢外套管内滑动外固定式
直埋结构当蒸汽温度小于200℃,地下水位比较低时,为了节省工程投资,蒸汽直埋管道一般选用玻璃钢外套管内滑动外固定式结构型式。所谓内滑动是指工作钢管与保温结构脱开设置,工作钢管受热膨胀时,钢管运动,发生位移,而保温结构与外套管成一整体结构,不产生运动。工作钢管外表面应有约4～7mm厚的减阻层(也称润滑层),保温结构内层为耐高温的硅酸铝或硅酸镁作隔热层,外层采用热导率低,防水、防腐性能好的聚氨脂发泡做为保温层,外保护层则采用玻璃钢外护管。该种类型形式的直埋蒸汽管道,固定墩一般采用钢筋混凝土结构,将工作钢管固定,不设置导向支架。
1.2钢套管外滑动内固定式
直埋结构所谓外滑动就是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。外套管与保温结构层之间有10～20mm的间隙,既起到加强保温的作用,又是排潮的良好通道,使排潮管的设置不受管线位置的限定。工作钢管与外套管之间每隔一段距离采用一组隔热导向环,以减少管道位移时的摩擦力。内固定式结构是将工作钢管通过固定支架固定在外套管上,为防止热桥效应,固定支架应设置隔热保温措施。 钢套管外滑动式直埋结构的保温材料一般采用玻璃棉或岩棉类软质保温材料,外保护套管应采用钢管,其钢管壁厚和强度应能满足焊接固定支架时的水平推力,表面温度应小于60℃。
2直埋蒸汽管道的玻璃钢外套管内滑动直埋蒸汽管道保温计算
玻璃钢外套管内滑动直埋蒸汽管道的保温层由硬质硅酸铝+聚氨脂发泡组成,属双层保温结构,外护管外表面温度一般取50℃。计算时,先根据经验设定一个保温层外径Dw',由相关公式计算出单位管道长度的热损失值q,之后,再分别计算各层保温厚度,得到实际的保温外径Dw。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据实际保温外径,计算实际单位管长热损失,与初算值q进行比较,两个数值的相对数值应小于等于5%。
3直埋蒸汽管道的热补偿
直埋蒸汽管道工作管必须采用有补偿的敷设方式,并且应对工作管道进行强度计算及应力验算。直埋蒸汽管道的走向及平面布置时,首先应充分考虑管道本身的自然补偿,当自然补偿不能满足要求时,考虑设置补偿器。
4直埋蒸汽管道的疏排水和排潮装置
4.1疏排水装置
为了保证直埋蒸汽管道运行安全,直埋蒸汽管系应设置疏排水装置。一般来讲,直管段每隔150～200m范围内应设置一个疏排水装置,管道最低点应设疏水装置。疏排水一般采用上排水方式,依靠管道内的蒸汽压力将凝结水排出,疏排水阀门采用钢制阀门。整套疏排水设施应设置在疏水阀门井内。
4.2排潮装置
排潮管是直埋蒸汽管道不可缺少的重要装置,在设计、施工中不可忽视。因为保温管道在制作、运输、安装过程中不可能保证各种材料都处于干燥状态,即使在280℃以上的直埋蒸汽管道上仍可能有潮湿的保温层;有时受工期的影响,无机材料本身的干燥程度就可能不够,所以在运行的过程中不可避免的有潮气存在,若不将这部分潮气排出,可能导致保温层、防腐层破坏;同时在潮湿的环境中钢套管内腐蚀速度大大加快,也可能导致塑料套管“放炮”,直至整个保温破坏;此外,排潮管与挡板组合,将保温管分成若干个相对独立的管段,利用设在补偿管段两端排潮不仅解决了管道排潮问题,还相当于一个信号管的作用,可以大致地判断出工作管产生泄露的位置,缩短排除故障的时间。排潮管一般设置于外护管位移较小处,其出口可引入专用井室内,井室内应有可靠的排水措施。
5结束语
蒸汽管道采用直埋敷设方式,与传统的地沟和架空敷设相比具有多方面的社会效益与经济优势,如管位占地少,不影响厂区堪观;施工快捷而节约工期;大量减少建材用量和土建费用;保温效果高,使得管道热损耗低,达到节约能源的目的;使用寿命长,维护费用低。直埋蒸汽管道的设计与计算,应根据厂区的土质、地下水位和管道埋深等条件,选择合适的直埋保温型式,合理地选择补偿器类型,设置完善的防潮排气、疏水排水等设施,才能保证其运行的安全性和可靠性。其次,还应该加强施工管理,达到节约工期、降低工程造价、节能降耗、减少施工工作量的目的。蒸汽管道采用直埋敷设,已在我国城市供热事业得到了广泛应用,在火力发电厂同样也具有广泛的发展前景。
参考文献:
[1]大连市热电集团公司.CJJ104—2005,城镇供热直埋蒸汽管道技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2005:11-16.
[2]章熙民,任泽霈,梅飞鸣,等.传热学[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.167-169.
[3]叶全乐,赵廷元,张国维,等.动力管道设计手册[M].机械工业出版社,2006,287-294.
[4]李善化,康慧.实用集中供热手册[M].北京:中国电力出版社,2006.484-490.
论文作者:黄勇航
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/19
标签：管道论文; 蒸汽论文; 结构论文; 钢管论文; 外套论文; 工作论文; 玻璃钢论文; 《基层建设》2017年4期论文;