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    蒸汽直埋管道工程設計事項

    發布日期:2017-02-06
    摘要:蒸汽直埋技術在全國已普遍推廣。工藝不一,各執己見;問題不少。要使工程正常運行,減少投資,以最經濟的保溫厚度、最佳的設計,選定墩距、補償器、補口、支點、節點的量及處理方案。使工程簡便化,降低成本,保證質量,設計是關鍵。

    蒸汽直埋技術在全國已普遍推廣。工藝不一,各執己見;問題不少。要使工程正常運行,減少投資,以最經濟的保溫厚度、最佳的設計,選定墩距、補償器、補口、支點、節點的量及處理方案。使工程簡便化,降低成本,保證質量,設計是關鍵。

    一保溫結構的選擇與計算

    保溫結構的優劣是決定管道運行成本、用戶能否滿負荷用汽和供熱半徑大小的關鍵。設計計算以最經濟的保溫厚度作計算依據,盡量減少投資成本,略加相應的保險系數即可,不易過以保守。

    1保溫結構及材料的選定

    多年的實踐證明,選用多阻式復合保溫結構為最佳,一般為:

    1.1隔熱層。材料選用有機硬質保溫材料,微孔硅酸鈣瓦塊。

    微孔硅酸鈣保溫瓦性能指標

       項   目

    國家標準值

    備     注

    密度     kg/m3

    抗壓強度 Mpa

    抗折強度 Mpa

    導線系數 W/M.K

    線收縮率 %

    憎水率 %

    ≤220

    ≥0.30

    >0.3

    ≤0.062

    ≤2.0

    99%

    依據標準:GB/T10699-98

    導熱系數方程式:

    ?=0.0311+0.0000639×Tn(本方程式適用溫度范圍為273k-623k),623k(350℃的導熱系數為0.0709W/w.k)

       此材料的主要優點:耐溫適中,強度高,導熱系數偏低,在內滑動結構中,容易形成一個通行地溝,使工作鋼管能自由伸縮,外滑動結構中易與工作鋼管捆為一體,能和工作管同步運動,滑動支架緊固在其外層,容易緊固,少加冷橋處理,長時間運行不易脫落。

       其缺點:由于制作工藝問題,每層一般要3——6塊瓦塊組合成,瓦塊長度按國際標準僅610mm長,這樣,每1km管道要有4——7km縫隙,加之瓦塊屬硬對硬,不易擠嚴,扣瓦抹縫都是人工,工作量太大,很難全部抹嚴,一旦有一點縫隙,高壓發泡時,聚氨酯泡漠就會順著縫擠進去。實例,我們解剖過一根管,發泡料最多的可把一層厚60mm的縫擠透。一旦運行,高溫蒸汽就可順著其縫向外泄露,破壞保溫層,使保溫層逐步炭化,隨著運行時間最后會蔓延破壞整個保溫層。

    實例,信陽平橋電廠一期工程,主干線F426就是其工藝,剛運行時還可以,運行還不到一年,就冒汽,人行道的樹已全部蒸死,保溫層已全部失去保溫效果,熱損太大。所以在內滑動結構中,微孔硅酸鈣瓦塊不一采取雙層扣瓦,它只能起隔熱減熱作用。在微孔硅酸鈣瓦塊外應加一層半硬質密閉隔熱層。

     

    1.2半硬質密閉隔熱層

    其材料選用半硬脂保溫管殼,容重不能低于65kg。經實踐證明,巖棉吸水易結板,不可取。離心玻璃棉管為最好,既有強度,導熱系數又低。

    項 目

    標準值

    產品實測值

    備 注

    容重           kg/m3

    導熱系數       W/M.K

    最高使用溫度 ℃

    ≥70

    ≤0.043

    350

    70

    0.041

    350

    標準依據:

    GB/T13350-92

    其優點:1.它可完全把隔熱層微空硅酸鈣瓦塊的縫擠死,使熱氣不會歪斜;2.由于離心玻璃棉會談率是100%,即使吸水后也不半截,烘干后各種性能指標不邊,體積不會因其因素變形;3.它又是一個很暢通的排潮通道,進水后可在最短時間排出去,不會因水排不出去造成爆管,使管道很快處于正常狀態。(一般吸水后,一周內排完)。4.由于離心玻璃棉是柔性材料,運行中管子的熱漲位移可隨之拉伸,不至于把保溫層拉壞。

    1.3在離心玻璃棉外層。加上一層鋁箔反射層,作用有二:1.可使熱量反射減小熱阻;2.又使聚氨脂保溫層的一層屏障,蒸汽熱蒸后不使氣息水、保溫層一旦西水,它會永遠排不出,即使排除一般,由于聚氨脂泡墨寶問曾保溫效果好,外層的一般就很難烘干,會失去最佳的保溫效果,使表面溫度加大,熱損加大。

    1.4保溫層。采用當今最好的保溫材料,聚氨脂泡墨塑料。

    (3)聚氨脂泡沫塑料:

    項目

    標準

    備注(依據標準)

    壓縮強度

    密度 >55kg/m3

    體積吸水率

    閉孔率

    導熱系數

    耐溫

    >0.3Mpa

    GB8813-88

    <4%

    >88%

    0.03 W/M.K

    150℃

    GB/0342-96

     

    GB8810-88

     

    GB10297-98

    SY/T0415-96

    此保溫參不一太后,最好不要超過35mm,由于其保溫效果好,后了熱組大,導致層間截面溫度增高,破壞保溫層、防水層。

    1.5保溫結構的層間溫度計算,要設定最經濟的保溫后,不一過后,防止熱祖師見曾截面問。

    舉例:Dn300。運行溫度300。C,工作壓力1.2Mpa,埋聲觀眾1.5m,土壤溫度16。c,土壤導熱系數1.5W/m.k(砂紙黏土),接頂表面溫度不超過50。C,熱損千米溫降10。C以下。經計算減阻曾厚5mm,微空硅酸鈣瓦塊后50mm,聚安置泡沫塑料后30mm,防水層鋼卷厚3mm,玻璃鋼防腐防水層厚4mm。其計算是如下:

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    1.6有了最佳的經濟保溫厚度,那么最重要的也是蒸汽直埋保溫管成敗的關鍵一環--防水層;設計時一定要在外防水層上下大功夫,把有些不必要環節的經費省到防水層上,因為“水”是直埋工程的天敵,實踐證明:用鋼外護內滑動結構,由于受剛套的標定尺寸、厚度、直徑的限制,只能就大不就小,保溫厚度自然加大,不經濟,關鍵是防腐問題不好解決,上述DN300的保溫厚度計算,如果按標準鋼管就得用DN700*8鋼管,就此一項就加大了投資。由于埋地鋼管的防腐問題難以解決,需加強防腐,此項費用也相當高,加大了建設方的投資。信陽二期工程設計是鋼外護,加強防腐(三布五油環氧煤瀝青漆)。外鋼套管徑大,保溫層加厚,加強防腐、噴砂除銹幾項,每公里就加大投資35萬元左右。安陽縣電廠DN350的設計,每km就加大投資80萬元左右。其原因:設計提供的參數不合理,埋深2m,土壤溫度(實際提供地表溫度)20°C,土壤導熱系數1.2W/m.k(沙質粘土),表面溫度50°C,這樣,保溫厚度單邊加大了130mm。因此對各地的土壤溫度及導熱系數一定要參照建設部有關資料提供的數據為計算依據,現場實測為最好。

    防腐要采用強度高的防腐層,三布五油,一般用環氧煤瀝青漆或瀝青漆,用手糊易下淌、上部會出現氣孔,保溫管運至現場安裝完畢,占30%以上的防腐層都要重新修補,即費工又費錢,一旦發現不了,后患無窮。

    實踐證明:選用多阻式鋼-塑(纖維增強塑料玻璃鋼)復合結構為最好,剛套用3-4mm毫米直縫卷管,外用3-5mm厚機械纏繞玻璃鋼。

    項 目

    單 位

    指 標

    備 注

    密度

    含膠量

    拉伸強度

    彎曲強度

    滲水率

    最高使用溫度

    Kg/m3

    Mpa

    Mpa

    浸入90.15Mpa水中

    °C

    1600-1800

    45-55

    ≥100

    ≥50

    無滲漏

    100

     

     

    GB1458-78

    GB1459-78

    GB1461-78

    GB1460-78

    其優點:一可借鑒鋼外護強度高、密封好、不進水的特性,二可借鑒玻璃鋼整體性好、防腐防水性能好、粘合力強的特性。

    實例:單純鋼外護,一旦有一點點小孔沒焊好,運行時就會烘吸式進水,無法檢出其位置,不易修復,信陽一期個別地方就是光看到冒氣多次挖開就是找不到漏點。

    純玻璃鋼外護,安裝時一旦進水,排潮時由于保溫層聚氨酯泡沫被熱烘吸水,使介面溫度上升,玻璃鋼長期在超越極限溫度中,導致軟化、老化,最后被破壞進水,實例:信陽一期由于安裝時大量進水,運行中長時間排潮后導致部分玻璃鋼外護破壞,結果不得不權宜之計加上剛套。

    即墨熱電廠供熱工程,由于業主施工時沒按設計要求安裝疏水裝置,設計為13個疏水裝置,但只安了三個,在二次起動運行時,造成連續2次水沖擊(水錘),結果把主管與支線鋼管焊接縫震裂,使周邊近四百多米的玻璃鋼外護,也相繼造成不同程度的破壞,進水、冒氣,后來在其段加上鋼套,但由于焊接、防腐問題難解決,一下雨就冒氣。

    綜上所述,防水是直埋管道工程最重要的一環,應加大投資費用,結構一定要合理。

     

    二、固定支墩、補償器、補口、節點、端點的處理設計

    2.1蒸汽直埋最難解決的是補口、節點、端點部位處理,也是最易進水的部位,一旦處理不好,工程就會遭到整體失敗,所以設計時應盡量減少其數量。

    2.1.1在滿足膨脹系數及推力允許的范圍內,墩距越長越好,應以鋼管的定尺長度的系數+補償器長+固定墩長為最佳。

    設定墩距在48mm或53mm,那么,按定尺每根管長12米,4*12m=48m,補償器設定1.2m,固定墩2m,就是,48+1.2+2=51.2,那么48m、53m的設計就可按51.2m設計補償量,不會有問題,這樣補口量是4+1+1=6個口。

    如:按48m設計,每段就得有一根管截去3.1m,如果按53m,每個墩距要加上一個近2m的短節,還多一個補口,保溫管一截,就會破壞其結構的嚴密性,既費工又費料,又增加漏點,使投資加大,造成浪費,設計時要弄清投資方(業主)選定的鋼管尺寸、補償量再定墩距。

    2.1.2補償器。要選擇不帶預拉伸固定螺絲為好,不然限制補口時間,大部分施工現場的條件都很復雜,一旦固定墩固定不好,預拉伸螺絲就不能割去,補口就無法進行,只有待固定墩連接后,才能補口,因不能及時補口回填恢復,會造成雨后水泡、擾民。

    如信陽一期,由于安裝與土建配合問題。造成全線1.3km全部連通,可固定支墩沒做好一個,全線36個口無法補,由于水位高,地表水源多,使其在水中浸泡長達75天,進水嚴重。后來拖到冬季下大雪才一次性突擊破口,結果,由于氣溫條件,玻璃鋼無法施工,為了不能讓其更長時間在水中浸泡后,強行施工,雖然采取了措施但還是由于玻璃鋼不固化造成進水、返工。

    2.1.3固定墩選用內固定加外固定輔助為最好。其優點:可以減少土方及混凝土量,適用于城市地理條件窄、不易大面積開挖的地段。

    2.2設計時,施工圖要在選定工藝后,與制作單位結合后再設計出圖,這樣可以減少施工安裝時很多麻煩及不必要的設計變更,造成誤工及扯皮現象,因為現場施工安裝時有很多難以想像的問題。

     


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