小区蒸汽直埋管道设计的几点体会

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1、工程概况 某小区蒸汽管道入地改造是2004年为配合一新建住宅楼的规划要求进行的移位设计，原有管廊上供四根管道，均需埋地敷设至用汽点。其中三根蒸汽管道，管径分别为DN300、DN250、DNl25；还有一根地热水管道。三根蒸汽管道的介质均为过热蒸汽，操作参数：0.8MPa 300℃，设计参数：1.0MPa 320℃。地热水操作参数：0.8MPa 80℃，设计参数：L 0MPa 100℃。路由总长度为260米。管道已安全运行四个供暖期，笔者就蒸汽直埋管道设计、施工、运行情况谈谈几点体会。 2、蒸汽直埋管道设计要点 2.1 保温结构的选择 保温结构形式主要有内滑动式和外滑动式。内滑动式结构，滑动面在工作管外表面与硬质保温层内表面，保温材料和外护管相对不动。外滑动式结构如图2，滑动面在外护管内表面，软质的保温材料随工作管及支撑环一起在外套管内滑动。本工程在咨询了大量工程实例后结合实际情况（本设计在沿海地区）采用了内滑动式复合保温结构。保温结构为：工作管＋硅酸钙瓦＋聚氨酯泡沫塑料＋外护层。该保温结构要注意保证复合保温层界面温度小于外层保温层允许工作温度的90％以下。 2.2 保温材料的选择 目前蒸汽直埋保温管厂采用的保温材料主要有：微孔硅酸钙瓦、离心玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、硅酸铝纤维毡、岩棉、增水膨胀珍珠岩、复合硅酸盐等。经实践这些保温材料各具特点。 微孔硅酸钙瓦：目前国内可生产三种类型硅酸钙瓦：1）普通型：成型工艺简单，保温等基本性能能够满足保温要求，价格便宜。但它溶于水后溶解成泥浆状，并对钢管有腐蚀作用。只适用于土壤干燥地区直埋管道或部分厂区架空管道。2）一般憎水型：在普通硅酸钙表面喷涂耐高温憎水材料（如硅油），它较A的优点是价格适中，可以保持较低的相对湿度，适用于一般地区。3）防水型：在硅酸钙中加入较大比例的耐高温防水材料（硅油），加入的硅油足以包裹硅酸钙内部的微孔周边，使其具有较强的防水性，对于南方高水位、高湿度地区应予以首选，但价格较高。 离心玻璃棉管壳：用于蒸汽管道，一定选用无碱离心法生产的玻璃棉。离心玻璃棉用于直埋蒸汽管道，具有以下几点优势：1）当密度超过50kg／m³（>50K）时，导热系数随着密度增高基本不变化，据此特点可以采用支撑力强的高密度玻璃棉管壳。2）由于玻璃棉是体相结构，实验表明：当它充分浸水后，再将水分烘干，体积基本不变。3）回弹性几乎百分之百，可以弥补缝隙。4）由于是纤维材料，有利于排湿通畅，但高密度无碱玻璃管壳略贵些。 硅酸铝纤维毡耐温800℃以上，500℃时导热系数为0.161 W／（m.K），是一种很好的保温材料。聚氨酯泡沫塑料，耐热温度＜150℃，所以不能单独用于蒸汽直埋保温管道上，只能作为复合保温管的外保温层。岩棉、增水膨胀珍珠岩、复合硅酸盐等保温材料经过应用，发现岩棉遇水会板结，珍珠岩类浸水就松散。因此保温材料的选用应非常慎重，应根据具体情况选择。例如本设计处在沿海地区，地下水位高，采用了复合保温层，其中隔热层选用防水型微孔硅酸钙瓦保温层采用聚氨酯泡沫塑料，经过几年运行没有出现问题。 2.3 补偿距离的确定 设计应注意补偿距离的合理性。例如本设计中补偿器长度1.4m（可补偿距离33m），固定墩长度2m，按常规管长12m、9m计算，两固定点的间距定为27.4m或30.4m，补口数量为4个，而本设计根据总的距离及每个补偿器可补偿的距离，固定点的间距定为31.5m，造成每个固定点之间增加2个补口，增加了劳动强度及泄漏点，所以应该根据补偿器尺寸、管长、固定敦长度确定补偿距离。 2.4 固定支座的设计 固定支座有内固定支座、外固定支座、内外固定支座三种。内固定即内管固定，内管通过一定的结构形式固定在外保护管上，充分利用外保护管的强度和刚度以及外保护管与土壤之间的摩擦力来使内管固定，可节省钢筋混凝土支墩但只有以钢管作为外保护管才可能采用内固定形式。内固定支座优点是减小工程量降低施工难度，但无法解决冷桥问题和热流外泄问题。外固定即工作钢管和外保护管同时固定，在每一段管道和补偿器的两端，要设两个钢筋混凝土支墩，保证管道的固定。“塑套钢”和“玻璃钢套钢”保温结构必须采取这种固定形式。外固定支座可以解决冷桥问题和热流外泄问题，但固定敦尺寸按纯理论计算很大，理论和实践证明在允许固定墩微量的位移时可以大大减小将固定敦承受的推力。笔者根据大量已施工、运行的项目情况调研最终采用了内外固定支座。 2.5 排潮管的设计 排潮管是排除工作管与外护管之间水汽的导管。看似很小的排潮管却在直埋蒸汽管道中发挥着巨大作用，一是在每年管道运行初期排出保温层中的潮气，保证保温层的性能达到设计要求：二是根据排潮管运行状况判断管道故障。排潮管的设计应注意以下几个问题：1）排潮管应设在外护管位移较小的一头：2）排潮管应有可靠的防倒灌措施；3）排潮管地下部分也应采取保温。有的工程为保证美观将排潮管设于地下小室或雨水井中，并加上关断阀，但笔者认为，由于雨季的影响，小室及雨水井很难保证不灌水，并且一旦在非运行期忘记关断阀门会造成不可弥补的后果。所以排潮管还是尽量引至地面以上，并标明编号，一旦发生问题可以快速判断问题管段。 2.6 疏水井的设计 为了维修操作人员的安全本设计疏水井设计为主副两个井，阀组设在主井中，疏水管道引至副井，副井直径1m且比主井深0.5m，可以有效防止阀组浸泡在水中，又利于凝结水的抽取。 2.7 直埋蒸汽管道的安装 直埋蒸汽管道的安装应按以下程序进行：1）放线定位，所有固定墩的开挖、浇筑、养护。放线一定要准确，对于采用直埋波纹管补偿器的，坚决不能用补偿器找中；2）分段开挖管沟，做好垫层，对于水位高的地区要注意排水；3）分段下管，检验接口，试压。4）现场补口；对于外护管补口后还应进行气密性试验。5）吹扫一暖管一排潮一试运行。 2.8 其他 多根蒸汽管道并排敷设时，外护层间距应适当放宽，要考虑外护管现场补口时的可操作性。对于采用直埋波纹管补偿器的应特别注意安装方向，通常补偿器的导流筒在补偿器的固定端，与介质流向一致，介质流向由固定端指向活动端。但为了减小固定墩的受力当补偿器对称布置时有一侧的补尝器就违反了此规则，因此反装的补偿器的导流筒的方向在订货时一定要特殊提出要求，即导流筒应与补偿器的活动端连接。排潮管地埋部分也需进行保温。 3、结语 对直埋蒸汽管道而言完善的设计是基础，规范的安装是关键，严格的管理是保障，任何环节出现问题都会带来不可弥补的损失，因此应不断总结，不断学习、研究直埋蒸汽管道技术，使之在城市建设中发挥更大的优势。