蒸汽保溫管中輸水節(jié)應用

城市集中供熱是現代化城市的市政基礎設施之一，蒸汽保溫管以其施工速度快、占地面積小、熱損低、使用壽命長以及利于市容美化等多項優(yōu)點現已成為城市集中供熱管網中普遍采用的敷設方式。預制直埋蒸汽管道因其結構和所輸送介質的特點，造成管道系統中必然存在凝結水。而且由于蒸汽管網運行負荷不穩(wěn)定，甚至經常會有零負荷狀態(tài)，在這一時間段內管網的凝結水很多，如果凝結水不能及時順利的排出，將嚴重影響管網的安全穩(wěn)定運行，極易產生水擊現象，嚴重時會對管網造成破壞。因此，合理設計疏水系統是管網安全運行的重要保證之一。疏水系統作為蒸汽管網中重要的節(jié)點，主要用于排放工作管中的凝結水，在蒸汽管網中有著極其重要的作用。完整的疏水系統包括主管道上的疏水裝置、疏水管路、疏水閥門系統。本文重點以鋼套鋼外滑動結構的疏水系統作為重點，介紹一下直埋蒸汽管道中疏水系統的機構和布局。

1 蒸汽保溫管合理選擇疏水點

疏水系統的布置方式是否合理，是疏水系統能否達到排除凝結水目的的關鍵，在設計疏水系統時首先要選好疏水點。疏水點的布置應考慮以下幾點：①沿管網蒸汽流向并根據管網路由和高程將管網做成有坡度設計，順流在低點集水。②在地下障礙多，管道敷設成縱向起伏的管段，采用多點疏水；當逆流疏水時，盡量加大管道破度。③在有彎頭的上返點之前應設置疏水系統。④根據工作鋼管規(guī)格和蒸汽介質參數的不同，每隔200-300米設置一套疏水系統。

2 蒸汽保溫管疏水裝置

疏水裝置是疏水系統中重要的組成部分，它是在工作管中收集凝結水，并將凝結水排出工作管的裝置?，F階段國內在蒸汽管網中所采用的疏水裝置大致分為上疏水、側疏水兩種。疏水裝置是預制直埋蒸汽管道中比較薄弱的部件，所以在管網布置時應充分考慮裝置的運行穩(wěn)定性問題。工程中無論采用哪種方式，都應盡可能將疏水裝置安裝在固定墩附近，以減少疏水裝置的位移，降低疏水裝置因位移發(fā)生損壞的可能。如果疏水裝置必須安裝在管道位移較大的位置，應加大疏水管外套管和集水罐外套管的外徑尺寸，給疏水裝置的位移留出充足的活動空間，防止因工作管位移過大造成擠壓保溫材料的情況發(fā)生。

2.1 蒸汽保溫管上疏水

所謂上疏水就是將管道中的凝結水通過插入工作鋼管中的疏水管，將集水罐中的凝結水利用管道中的背壓，將凝結水從管道上方排出的疏水裝置。其結構見圖1

此種結構在施工過程中安裝方便，在生產廠家內做成管件，現場可直接安裝。而且因為疏水管的引出點在管道上方，所以疏水管的焊接安裝操作更加方便。因其靠近地面，疏水井可設置相對較淺，十分便于今后維護操作，也減少了土建施工工作量，降低了工程成本。此疏水裝置因疏水管直接穿過工作管，對蒸汽的流動產生了一定的阻力，運行時因氣流沖擊疏水管會產生震動，對管線的運行有一定的影響，但通過使用情況看，此種影響不大，經過10余年的運行管線運行情況良好。上疏水的大缺點就是在管線中沒有背壓時起不到排水作用，在管線進行水壓試驗或停汽后管道中會有少量存水，管線下次啟動時如果操作不當容易產生水擊現象。所以在管線啟動時升壓要更加緩慢，利用背壓將管中的水排凈后再升壓，避免水擊產生。水壓試驗排水問題可在施工過程中疏水裝置暫不安裝，用一段放水裸管代替，水壓試驗完成后從裸管處將水放凈，之后將裸管割下安裝疏水裝置，焊縫檢測比普通焊口高一個等級。

2.2蒸汽保溫管側疏水

側疏水也是當前經常使用的一種疏水方式，其將疏水管從工作管底部的集水罐的側面引出，側疏水結構如圖2。此種結構可在管道無背壓時凝結水照常排放，故在進行水壓試驗和停止運行后可將管道內的水排凈，有利于管道的啟動操作，減少了水擊的發(fā)生。其疏水管在管道底部，所以在施工時需開挖較深的操作坑，對疏水管的安裝操作不便，且疏水井需設置較深，增加了土建施工量也不利于以后的維護操作。由于疏水井在整體管道的下部，特別當管埋設較深時排到疏水井內的凝結水不易排除，不如上疏水因埋設淺可將凝結水直接引到附近的下水道，所以下疏水有時要在疏水井中設排水裝置，由專門人員定期抽水。側疏水系統如果將疏水井靠近地表設置，可以利用疏水管路上的彎頭上返至地表，但此種方式犧牲了側疏水可以排水將凝結水排凈的優(yōu)點。

3 蒸汽保溫管疏水器（疏水閥）

疏水器的作用是自動、迅速地排出管道中的凝結水，并能阻止蒸汽逸漏。在排出凝結水的同時，排除管線中殘留的空氣和其他非凝性氣體。

選擇的疏水器應具如下性能：排凝結水量大，漏蒸汽量??；能排出空氣；能承受一定的背壓，對凝結水流量、壓力和溫度的適應性廣，并可在凝結水流量、壓力和溫度等波動的較大范圍內工作而不需要經常進行人工調節(jié)；體積小、重量輕、結構簡單、價格便宜、運行可靠、維修方便等。

現在國內蒸汽保溫管系統中所選用的疏水器主要是熱動力型疏水器。熱動力型疏水器靠流體動力學原理來自動啟閉凝水排孔，其結構原理見圖3。當冷凝水流入a孔時，靠凝結水壓力頂開閥片，水經過環(huán)形槽b，從向下開的小孔排出。在此流動過程中，由于凝結水的比容不變，空氣和凝結水通暢，閥片常開，連續(xù)排出。當蒸汽進入時，頂開閥片，蒸汽在閥片下面的a孔經b槽流向出口。在出口孔口處的較低壓力作用下，蒸汽比容隨壓降急劇增大，閥片下面的蒸汽流速激增，使閥片下面的靜壓下降。與此同時，蒸汽被迫從閥片與閥蓋之間的縫隙沖入閥片上部的控制室，在室內建立起足夠高的壓力，迅速將閥片向下關閉阻汽。

因熱動力型疏水器在閥片關閉后可以起到密封的作用，可以防止排出的凝結水倒灌回工作管，所以在熱動力型疏水器的后面不在需要安裝止回閥。

4 蒸汽保溫管疏水管路及疏水井的布置

疏水管路是連接疏水裝置和疏水閥門的管線，因通過疏水管的熱水溫度也較高，所以應考慮疏水管路的熱補償問題。在疏水管路中應設補償彎頭，用作自然補償，彎頭的布置應經過必要的計算，應力應合理，防止疏水管因熱膨脹造成應力破壞，影響管線正常運行。疏水井中安裝疏水閥門和疏水器，疏水井布置簡圖見圖4。啟動疏水管路在管線系統啟動和停止運行時開啟，當管線運行狀態(tài)穩(wěn)定時將其關閉，打開日常疏水管路的閥門，利用疏水器自動排水。疏水井應分為兩個井室布置，便于在管線運行時操作人員工作，使工作人員工作時免受排出的熱水影響。布置在疏水井內的所有部件可以在工廠內加預制工成組件，方便現場安裝。疏水組件應在管線吹掃完成之后再安裝，防止吹掃時管道中的贓物在閥門處堆積，造成閥門阻塞，影響管線正常運行。

5 蒸汽保溫管運行

在管線正常運行前暖管時，如果管道中還有較多的水，可用空氣壓縮泵將蒸汽管道內的水大部分壓出，在暖管時一定要注意蒸汽壓力緩慢升壓，按疏水系統的前后順序靠整體的壓力逐步將管內的少量殘留水和暖管時產生的凝結水通過啟動疏水管路系統排出，待水基本排凈后才能升壓。管線運行期間要有專人對疏水系統進行管理，經常檢查疏水的動作情況，以防疏水系統失靈影響管線的運行。

綜上所述，保證蒸汽保溫管疏水系統的正常運行，合理的設計是基礎，規(guī)范的安裝是關鍵，嚴格的管理是保障，只有這樣才能保證蒸汽管線持久安全的運行。