大管径长距离直埋蒸汽管道供热技术研究

大管径长距离直埋蒸汽管道供热技术研究

魏成明

中国电建集团核电工程有限公司，山东济南  250013

摘要：衡量供热装置是否高效的重点是蒸汽管路供热有效长度。文章探究了建好的大管径长输直埋蒸汽管路供热系统，发现大管径长输直埋蒸汽管路供热技术的优点是每公里压降低、末端压力合格。而且，大管径长输直埋蒸汽管路供热技术要采用高质量保温材料与先进的保温技术，且借助完善的技术设施保障供热质量。

关键词：大管径；长距离；直埋蒸汽管；供热技术

目前中国已是全球第二大经济体，于工业、民生方面取得了明显成就，但也面临管理粗糙、技术落后等问题。当前，我国遇到的环境污染问题严峻，如雾霾。国家针对环境污染治理越来越重视，特别是高污染行业如工业、燃煤以及汽车等领域的整治力度大大提高。为适应环保要求，研究与开发大管径长输直埋蒸汽管路供热技术能够大量削减工业、民生用煤量，进而削减因此造成的生态污染问题，保证与提高工业供热、生活供热效果。

1、大管径长输直埋管道概述

    本研究是一种用于城乡热电联产统一供暖地下直埋主管网系统改造的管道，其是供热行业热力管道的绿色技术领域。选择多孔纤维作为支撑体，添加纳米级微粒，组成柔软、质轻、耐温憎水不燃，导热值小的软性卷材，且按照需求逐层填入高反射性能纯铝箔，和绝缘支架相结合，组成传热系数低、屏蔽辐射率大，没有对流散热的新复合保温体系。而且支架选择多个卡板式新结构不仅削减热传导范围，和高效绝缘材料搭配使用使之管道推力顺利传递，而且绝热保温，削减热流泄漏。借助计算机操控耐热树脂与玻纤智能化交替缠绕，内设机织格布以及无纺耐热、防酸等材料。按照设计需求规划不同厚度的持续耐腐层。为增加耐腐层与钢管粘结强度，自主研制持续喷射加层短切玻璃纤维或智能落纱短切纤维，由此增强钢和纤维、纤维和纤维质检的主体构造，整体粘接强度，加大耐水渗透性，增加层间粘接避免分层或和底层脱离。配备双套筒型补偿器保温体系，妥善处理直埋蒸汽管道规划补偿器由于热位移而引起管网拉裂，保温层入水令管道冒汽，热污染生态或出现故障等。

大管径长输直埋蒸汽管包含：下疏水节、能移动内外加固支座、三通、含滑动支架直管、弯头与补偿器。其中，含滑动支架直管的滑动支架设置在直管中；下疏水节（见图1）、能移动内外加固支座、三通、含滑动支架直管、弯头与补偿器按照安装标准排列，2个固定支座间安装一个补偿器。

图1 下疏水节示意图

特点：①含滑动支架直管包含作业钢管与外护管，外呼管通过外呼钢管和外侧交叉复合短切纤维—树脂以及2D无捻玻纤方格布的3D玻璃钢组成，作业钢管与外护管间安装多屏绝热真空保温层与作业钢管构件，作业钢管组件外侧最少安装3组滚动锟轮，而且多屏绝热真空保温层是统一真空层；外护管和多屏绝热真空保温层间建立空气层；外护管外侧建立耐腐层[1]。②能移动内外加固支座包括内加固支座与外加固支座，内加固支座间隔安排在含滑动支架直管内外钢管的环形空间部位。③下疏水节包含堵板、椭圆封头，外护管和补偿器主体的环形空间及其外护管和加强套管的密封空间都是保温层。

2、大管径长输直埋蒸汽管路供热技术优点

    伴随蒸汽管理技术持续创新，蒸汽管道的正常供热长度不断延长，现实生活中普遍应用大管径长输直埋蒸汽管道。其中，某企业规划的供热管道最远供热距离为33公里，每公里压降时0.0199MPa，每公里温降时2.72℃，供热连末端性能指标也合格。该企业采取的供热技术既符合生产生活需求，还延伸了当前5-8km供热长度[2]。取得大管径长输供热半径的基础上还需要在设计及施工中选择性能更佳的保温材料保障供热效果。现如今，大管径长输直埋蒸汽管路供热技术的优点有两点：

    （1）每公里压降低，末端压力合格。已建好的大管径长输直埋蒸汽管路相较于根据旧标准规划的蒸汽管路，每公里压降从原本的0.1MPa/km减小到0.02-0.03MPa/km。以某热电厂建好的大管径长输直埋蒸汽供热管路来说，热力管道长度是19公里，热电厂出口压力是1.27MPa，当根据45%特定流量运转时，末端压力是0.89MPa，所以大管径长输蒸汽管路供热每公里压降低，可以保证供热效果。

（2）1km范围内温降小，末端温度合格。大管径长输直埋蒸汽管路供热内部末端温度是否合格直接关系供热效果好不好。大管径长输直埋蒸汽管路供热过程，影响温降的主要因素为蒸汽流量，比较管道温降需要在相同流量下展开[3]。结合实测结果发现，当根据50%的特定流程运转时，大管径长输直埋蒸汽管路温降水平是5-7℃/km，根据原有标准安装的蒸汽管路温降水平是15-20℃/km。结合某电厂大管径长输直埋蒸汽管路供热情况，热力管网长度是16公里，热电厂出口温度是300℃，当根据40%的特定流量运转时，末端温度是198℃，温降水平是6.4℃/km，满足每公里温降规定。由此发现，当前大管径长输直埋蒸汽管路供热系统每公里温降小、末端温度合格。

3、技术分析

3.1管道衔接与暖管过程

管道衔接时，外护管禁止采取搭接焊接。管道焊接时，外护管要采取对接焊接。填充管沟时，在外护管周边20cm范围之内，填充土不能带粒径超过1cm的碎砖、石块和冻土块等物质，填充土应夯实。作业管焊接用氩弧焊垫底，人工电弧焊罩面，100%X射线探伤。连接外护管要破口满焊；通过质检者检验与100%超声波探伤达标。

综合水压试验结束后，朝作业管中注入压缩气体。当管中气压大于0.1MPa时，边加汽边排水，试压水排尽即止。

暖管尽量安装旁通开关，由于暖通流量较小，大口径主阀在长期空隙流冲刷下极易破坏密封面。暖管要安装压力表，便于随时查看压力。暖管之前，关上所有客户用气开关，令管道构成密闭空腔；采用压缩机向管中空气加压，等压力达到0.2MPa关上暖管阀门，查看排潮管是否稳定，确定稳定后开启疏水井内排水阀，水排尽、出蒸汽时立刻关上阀门。如果排潮管排汽带压并有响声，持续24h后依旧没有改善的话要暂停暖管，研究原因，通过确认处理后能再次暖管[4]。暖管排水过程，按照阀门开启度把压力维持在0.08-0.2MPa以内。暖管时的管中蒸汽温度宜小于150℃，暖管时长要根据排潮管不排汽确定。管内水排完后，把压力上升到最大压力憋压1小时。一切正常后，能够展开吹扫工作。

3.2需要注意的事项

    （1）大管径长输直埋蒸汽管道运动后，应慢慢增大蒸汽管内压力，等管中蒸汽压力与温度达到规划参数后，维持恒温时间不能短于1小时，要对管道沿线展开详细检查。

（2）蒸汽管道要带负荷运转。

（3）启动调试时，管网升温必须缓慢，慢慢增热方可使水分均匀依靠排潮管排尽，防止损坏保温层，等排潮管基本没有排汽后，能够慢慢增多入汽量。运行早期能利用排潮管排除保温材料内的潮气；运行过程若管段上某点破损漏汽、波纹补偿器破坏或钢套钢渗漏等，排潮管能用作信号管，检修者按照排潮管冒汽迅速判定缺陷管段。

参考文献：

[1]杨倩,王新伟,石天琪,刘进海,张国山,李晓超.新型耐热钢SA335-P92焊口质量焊接管控研究与应用[J].安装,2022(S1):249-250.

[2]燕勇鹏,赵惠中,于雅泽,刘世宇.综合管廊内蒸汽管道节能支座的研究[J].煤气与热力,2020,40(07):7-11+41-42.

[3]朱力军.大管径蒸汽管道保温结构及选材的优化分析[J].中国设备工程,2017(23):77-79.

[4]杨昌勇.大管径蒸汽疏水装置的优化设计[J].硫磷设计与粉体工程,2016(04):43-44+5.