高溫蒸汽保溫管設計要點 

高溫蒸汽保溫管保溫結(jié)構(gòu)的選擇

保溫結(jié)構(gòu)形式主要有內(nèi)滑動式和外滑動式。內(nèi)滑動式結(jié)構(gòu)1，滑動面在工作管外表面與硬質(zhì)保溫層內(nèi)表面，保溫材料和外護管相對不動。外滑動式結(jié)構(gòu)如圖1，滑動面在外護管內(nèi)表面，軟質(zhì)的保溫材料隨工作管及支撐環(huán)一起在外套管內(nèi)滑動。本工程在咨詢了大量工程實例后結(jié)合實際情況(本設計在沿海地區(qū))采用了內(nèi)滑動式復合保溫結(jié)構(gòu)。保溫結(jié)構(gòu)為：工作管＋硅酸鈣瓦＋聚氨酯泡沫塑料＋外護層。該保溫結(jié)構(gòu)要注意保證復合保溫層界面溫度小于外層保溫層允許工作溫度的90％以下。

2.2　高溫蒸汽保溫管保溫材料的選擇

目前蒸汽直埋保溫管廠采用的保溫材料主要有：微孔硅酸鈣瓦、離心玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、硅酸鋁纖維氈、巖棉、增水膨脹珍珠巖、復合硅酸鹽等。經(jīng)實踐這些保溫材料各具特點。

微孔硅酸鈣瓦：目前國內(nèi)可生產(chǎn)三種類型硅酸鈣瓦：1)普通型：成型工藝簡單，保溫等基本性能能夠滿足保溫要求，價格便宜。但它溶于水后溶解成泥漿狀，并對鋼管有腐蝕作用。只適用于土壤干燥地區(qū)直埋管道或部分廠區(qū)架空管道。2)一般憎水型：在普通硅酸鈣表面噴涂耐高溫憎水材料(如硅油)，它較A的優(yōu)點是價格適中，可以保持較低的相對濕度，適用于一般地區(qū)。3)防水型：在硅酸鈣中加入較大比例的耐高溫防水材料(硅油)，加入的硅油足以包裹硅酸鈣內(nèi)部的微孔周邊，使其具有較強的防水性，對于南方高水位、高濕度地區(qū)應予以選擇，但價格較高。

離心玻璃棉管殼：用于蒸汽管道，一定選用無堿離心法生產(chǎn)的玻璃棉。離心玻璃棉用于直埋蒸汽管道，具有以下幾點優(yōu)勢：1)當密度超過50kg／rrl3(50K)時，導熱系數(shù)隨著密度增高基本不變化，據(jù)此特點可以采用支撐力強的高密度玻璃棉管殼。2)由于玻璃棉是體相結(jié)構(gòu)，實驗表明：當它充分浸水后，再將水分烘干，體積基本不變。3)回彈性幾乎，可以彌補縫隙。4)由于是纖維材料，有利于排濕通暢，但高密度無堿玻璃管殼略貴些。

硅酸鋁纖維氈耐溫800℃以上，500℃時導熱系數(shù)為0.161 W／(m.K)，是一種很好的保溫材料。聚氨酯泡沫塑料，耐熱溫度＜150℃，所以不能單獨用于蒸汽直埋保溫管道上，只能作為復合保溫管的外保溫層。巖棉、增水膨脹珍珠巖、復合硅酸鹽等保溫材料經(jīng)過應用，發(fā)現(xiàn)巖棉遇水會板結(jié)，珍珠巖類浸水就松散。因此保溫材料的選用應非常慎重，應根據(jù)具體情況選擇。例如本設計處在沿海地區(qū)，地下水位高，采用了復合保溫層，其中隔熱層選用防水型微孔硅酸鈣瓦保溫層采用聚氨酯泡沫塑料，經(jīng)過幾年運行沒有出現(xiàn)問題。

2.3　高溫蒸汽保溫管補償距離的確定

設計應注意補償距離的合理性。例如本設計中補償器長度1.4m(可補償距離33m)，固定墩長度2m，按常規(guī)管長12m、9m 計算 ，兩固定點的間距定為27.4m或30.4m，補口數(shù)量為4個，而本設計根據(jù)總的距離及每個補償器可補償?shù)木嚯x，固定點的間距定為31.5m，造成每個固定點之間增加2個補口，增加了勞動強度及泄漏點，所以應該根據(jù)補償器尺寸、管長、固定敦長度確定補償距離。

2.4　高溫蒸汽保溫管固定支座的設計

固定支座有內(nèi)固定支座、外固定支座、內(nèi)外固定支座三種。內(nèi)固定即內(nèi)管固定，內(nèi)管通過一定的結(jié)構(gòu)形式固定在外保護管上，充分利用外保護管的強度和剛度以及外保護管與土壤之間的摩擦力來使內(nèi)管固定，可節(jié)省鋼筋混凝土支墩但只有以鋼管作為外保護管才可能采用內(nèi)固定形式。內(nèi)固定支座優(yōu)點是減小工程量降低施工難度，但無法解決冷橋問題和熱流外泄問題。外固定即工作鋼管和外保護管同時固定，在每一段管道和補償器的兩端，要設兩個鋼筋混凝土支墩，保證管道的固定。“塑套鋼”和“玻璃鋼套鋼”保溫結(jié)構(gòu)必須采取這種固定形式。外固定支座可以解決冷橋問題和熱流外泄問題，但固定敦尺寸按純理論計算很大，理論和實踐證明在允許固定墩微量的位移時可以大大減小將固定敦承受的推力。筆者根據(jù)大量已施工、運行的項目情況調(diào)研終采用了內(nèi)外固定支座。

2.5　排潮管的設計

排潮管是排除工作管與外護管之間水汽的導管?？此坪苄〉呐懦惫軈s在直埋蒸汽管道中發(fā)揮著巨大作用，一是在每年管道運行初期排出保溫層中的潮氣，保證保溫層的性能達到設計要求：二是根據(jù)排潮管運行狀況判斷管道故障。排潮管的設計應注意以下幾個問題：1)排潮管應設在外護管位移較小的一頭：2)排潮管應有可靠的防倒灌措施；3)排潮管地下部分也應采取保溫。有的工程為保證美觀將排潮管設于地下小室或雨水井中，并加上關斷閥，但筆者認為，由于雨季的影響，小室及雨水井很難保證不灌水，并且一旦在非運行期忘記關斷閥門會造成不可彌補的后果。所以排潮管還是盡量引至地面以上，并標明編號，一旦發(fā)生問題可以快速判斷問題管段。

2.6　疏水井的設計

為了維修操作人員的安全本設計疏水井設計為主副兩個井，閥組設在主井中，疏水管道引至副井，副井直徑1m且比主井深0.5m，可以有效防止閥組浸泡在水中，又利于凝結(jié)水的抽取。

2.7　高溫蒸汽保溫管的安裝

直埋蒸汽管道的安裝應按以下程序進行：1)放線定位，所有固定墩的開挖、澆筑、養(yǎng)護。放線一定要準確，對于采用直埋波紋管補償器的，堅決不能用補償器找中；2)分段開挖管溝，做好墊層，對于水位高的地區(qū)要注意排水；3)分段下管，檢驗接口，試壓。4)現(xiàn)場補口；對于外護管補口后還應進行氣密性試驗。5)吹掃一暖管一排潮一試運行。

2.8　高溫蒸汽保溫管其他

多根蒸汽管道并排敷設時，外護層間距應適當放寬，要考慮外護管現(xiàn)場補口時的可操作性。對于采用直埋波紋管補償器的應特別注意安裝方向，通常補償器的導流筒在補償器的固定端，與介質(zhì)流向一致，介質(zhì)流向由固定端指向活動端。但為了減小固定墩的受力當補償器對稱布置時有一側(cè)的補嘗器就違反了此規(guī)則，因此反裝的補償器的導流筒的方向在訂貨時一定要特殊提出要求，即導流筒應與補償器的活動端連接。排潮管地埋部分也需進行保溫。