國內外供熱管道直埋技術的發展已經有60多年的歷史。隨著高分子有機材料的發展,20世紀50年代初,國外開始研制預制保溫管,采用聚氨酯泡沫塑料作保溫材料,以高密度聚乙烯作為保溫管的外殼[1—4]。由于這種保溫管具有較好的防水性,因而可用于地下水位高、土壤潮濕的地區。國內在20世紀50年代曾經采用澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設方式,20世紀70年代采用瀝青珍珠巖保溫的供熱管道直埋敷設技術。1977年對用瀝青珍珠巖保溫的直埋供熱管道進行了無補償直埋敷設實驗。20世紀80年代出現了兩種新型的預制保溫管[4,5]:一種是保溫結構為氰聚塑形式的預制保溫管,一種是管中管形式的預制保溫管。目前這兩種形式的預制保溫管已大量生產,并廣泛應用于城市供熱管網及工礦企業。近年來采用復合保溫管結構的直埋供熱管道也得到越來越廣泛的應用。2直埋供熱管道計算與設計2.1直埋供熱管道熱力計算直埋供熱管道的敷設一般有兩種方式:無補償方式及有補償方式。無補償直埋供熱管道敷設設計的理論基礎是安定性分析理論和彈塑性分析理論。實踐證明,對于DN500mm以下,使用溫度在150
國內外供熱管道直埋技術的發展已經有60多年的歷史。隨著高分子有機材料的發展,20世紀50年代初,國外開始研制預制保溫管,采用聚氨酯泡沫塑料作保溫材料,以高密度聚乙烯作為保溫管的外殼[1—4]。由于這種保溫管具有較好的防水性,因而可用于地下水位高、土壤潮濕的地區。國內在20世紀50年代曾經采用澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設方式,20世紀70年代采用瀝青珍珠巖保溫的供熱管道直埋敷設技術。1977年對用瀝青珍珠巖保溫的直埋供熱管道進行了無補償直埋敷設實驗。20世紀80年代出現了兩種新型的預制保溫管[4,5]:一種是保溫結構為氰聚塑形式的預制保溫管,一種是管中管形式的預制保溫管。目前這兩種形式的預制保溫管已大量生產,并廣泛應用于城市供熱管網及工礦企業。近年來采用復合保溫管結構的直埋供熱管道也得到越來越廣泛的應用。2直埋供熱管道計算與設計2.1直埋供熱管道熱力計算直埋供熱管道的敷設一般有兩種方式:無補償方式及有補償方式。無補償直埋供熱管道敷設設計的理論基礎是安定性分析理論和彈塑性分析理論。實踐證明,對于DN500mm以下,使用溫度在150預制鋼套鋼直埋保溫管發展
國內外供熱管道直埋技術的發展已經有60多年的歷史。隨著高分子有機材料的發展,20世紀50年代初,國外開始研制預制保溫管,采用聚氨酯泡沫塑料作保溫材料,以高密度聚乙烯作為保溫管的外殼[1—4]。由于這種保溫管具有較好的防水性,因而可用于地下水位高、土壤潮濕的地區。國內在20世紀50年代曾經采用澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設方式,20世紀70年代采用瀝青珍珠巖保溫的供熱管道直埋敷設技術。1977年對用瀝青珍珠巖保溫的直埋供熱管道進行了無補償直埋敷設實驗。20世紀80年代出現了兩種新型的預制保溫管[4,5]:一種是保溫結構為氰聚塑形式的預制保溫管,一種是管中管形式的預制保溫管。目前這兩種形式的預制保溫管已大量生產,并廣泛應用于城市供熱管網及工礦企業。近年來采用復合保溫管結構的直埋供熱管道也得到越來越廣泛的應用。2直埋供熱管道計算與設計2.1直埋供熱管道熱力計算直埋供熱管道的敷設一般有兩種方式:無補償方式及有補償方式。無補償直埋供熱管道敷設設計的理論基礎是安定性分析理論和彈塑性分析理論。實踐證明,對于DN500mm以下,使用溫度在150預制鋼套鋼直埋保溫管發展
預制鋼套鋼直埋保溫管發展
以下的供熱管道可以采用無補償敷設方式。有補償直埋供熱管道敷設分為有固定點和無固定點兩種方式。無固定點方式直埋管道敷設要求直管段長度小于兩倍的兩補償器間的zui大距離Lmax。供熱管道一般采用材質為10號鋼、20號鋼無縫鋼管。管道受熱產生的熱應力應不大于許用應力(3)兩補償器zui大間距計算根據摩擦力要小于彈性力的原則,即Ff<Fe,則兩補償器zui大間距Lmax按下式計算:Lmax<FeΠ(πDFf′)(4)zui大安裝長度計算直埋管道受熱膨脹伸長,由于外殼管與沙層之間的摩擦力約束,因而在管道斷面上產生了軸向應力。在固定端處的軸向應力zui大,在自由端處軸向應力為零。軸向應力可按下式計算:σax=πDLFf′ΠA式中:σax管道斷面上的軸向應力,MPa。(5)管道縱向穩定zui小埋設深度hmin直埋供熱管道在運行時處于軸向壓縮狀態,其穩定是靠上部的覆土來維持。因此,在直埋管道的上部要保持一定的覆土深度hmin。由于其軸向力計算較為復雜,一般工程上采用查表的方式[6]。2.2直埋供熱管道的設計要點直埋供熱管道用于輸送熱水、低壓蒸汽等,應符合規范手冊要求[6—8]。設計要點如下:(1)對于車間內直埋管道敷設,由于上面有地坪,覆土深度可適當減少。另外,當直埋供熱管道敷設已有不小于0.003的坡度,當其停止運行時,能夠使管網凝結水(或冷凝水)通過自流排除的情況下,覆土深度可在凍土深度以上。對于北方嚴寒地區,由于凍土深度較厚,如果供熱管道直埋在凍土深度以下,開挖的土方量是很大的,設計時采取以上方法可節省投資。(2)管道的熱補償可采用波紋管補償器、套筒式補償器或方型補償器。在車間內敷設時熱補償器宜布置在地溝(伸縮穴)內,上面設置活動蓋板便于檢修;在廠區敷設時熱補償器宜布置在檢查井內,但如果采用壽命次數大的直埋型波紋管補償器且采用焊接時,可直埋敷設。(3)直埋管道的zui高點設放氣閥,zui低點設放水閥。對于直埋蒸汽管道的敷設應每隔一定間距設一個疏水裝置。放水閥和疏水裝置布置于伸縮穴或檢查井內。同時,伸縮穴或檢查井內應設有集水坑。2.3直埋供熱管道的優點供熱管道的直埋敷設方式與地溝敷設方式相比優點如下:①開挖土方量小,不需設地溝,直埋敷設與不通行地溝敷設相比,可節省土建費用約30%
預制鋼套鋼直埋保溫管發展②施工簡單,工期短。3直埋供熱管道保溫結構直埋供熱管道由無縫鋼管、導線、保溫層、保護層4部分組成。主要有管中管預制保溫管結構、預制保溫管結構及復合保溫管結構。(1)管中管預制保溫管管中管預制保溫管是由外套管、保溫層、鋼管3部分粘結成一個整體。保溫材料采用硬質聚氨酯泡沫塑料,耐溫性在120℃以下。外套管是高密度聚乙烯管,適用溫度范圍是-60～120℃。聚乙烯管具有較好的防水性,壽命較長。導線,又稱報警線,與報警顯示器連接,用于自動檢測直埋供熱管道是否泄漏。管中管預制保溫管的規格為DN25～800mm,煙草行業一般用DN25～300mm的供熱管道,由于其保溫材料耐溫性在120℃以下,僅用于制冷、低溫熱水、0.2MPa飽和蒸汽的輸送。(2)預制保溫管預制保溫管由無縫鋼管、導線、保溫層、保護層4部分組成。預制保溫管保溫層是硬質聚氨酯泡沫塑料,是一種熱固性泡沫塑料,通過化學反應下形成無數氣孔,體積膨脹幾十倍,同時固化成塊,可制成硬質、半硬質、軟質、開孔、閉孔、高彈性等多種不同性能的泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料具有密度小、熱導率小、閉孔率高、較好的抗壓強度和耐溫性,具有良好的耐水、耐化學腐蝕、耐老化等性能。保護層為玻璃鋼[5]。玻璃鋼是一種強度高、密度小、熱導率低、耐腐蝕的材料,同時還具有良好的電絕緣性及較高的機械性能。安裝玻璃鋼保護層宜用具有高效防水防腐性能的材料粘接。(3)復合保溫管結構復合保溫管結構保溫層有內層巖棉制品或超細玻璃棉(或其他耐高溫的保溫材料)和外層的硬質聚氨酯泡沫塑料(或橡塑絕熱材料)組成。根據直埋供熱管道輸送的介質zui高溫度,可先選定外層預制定型規格的硬質聚氨酯泡沫塑料管殼,再計算出內層保溫材料的厚度,取25～35mm厚即可。保護層一般采用玻璃鋼,由于此種保溫結構可以現場制作,價格比預制保溫結構低,適用范圍廣,可根據需要選用耐高溫的保溫材料。
