蒸汽直埋技術(shù)在全國(guó)已普遍推廣。工藝不一，各執(zhí)己見;問(wèn)題不少。要使工程正常運(yùn)行，減少投資，以最經(jīng)濟(jì)的保溫厚度、最佳的設(shè)計(jì)，選定墩距、補(bǔ)償器、補(bǔ)口、支點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的量及處理方案。使工程簡(jiǎn)便化，降低成本，保證質(zhì)量，設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。
一保溫結(jié)構(gòu)的選擇與計(jì)算
保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣是決定管道運(yùn)行成本、用戶能否滿負(fù)荷用汽和供熱半徑大小的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)計(jì)算以最經(jīng)濟(jì)的保溫厚度作計(jì)算依據(jù)，盡量減少投資成本，略加相應(yīng)的保險(xiǎn)系數(shù)即可，不易過(guò)以保守。
1保溫結(jié)構(gòu)及材料的選定
多年的實(shí)踐證明，選用多阻式復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)為最佳，一般為：
1.1隔熱層。材料選用有機(jī)硬質(zhì)保溫材料，微孔硅酸鈣瓦塊。
微孔硅酸鈣保溫瓦性能指標(biāo)
|
項(xiàng) 目 |
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值 |
備 注 |
|
密度 kg/m3 抗壓強(qiáng)度 Mpa 抗折強(qiáng)度 Mpa 導(dǎo)線系數(shù) W/M.K 線收縮率 % 憎水率 % |
≤220 ≥0.30 >0.3 ≤0.062 ≤2.0 99% |
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T10699-98 導(dǎo)熱系數(shù)方程式： l=0.0311+0.0000639×Tn(本方程式適用溫度范圍為273k-623k)，623k(350℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0709W/w.k) |
此材料的主要優(yōu)點(diǎn)：耐溫適中，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)偏低，在內(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)中，容易形成一個(gè)通行地溝，使工作鋼管能自由伸縮，外滑動(dòng)結(jié)構(gòu)中易與工作鋼管捆為一體，能和工作管同步運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)支架緊固在其外層，容易緊固，少加冷橋處理，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不易脫落。
其缺點(diǎn)：由于制作工藝問(wèn)題，每層一般要3——6塊瓦塊組合成，瓦塊長(zhǎng)度按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)僅610mm長(zhǎng)，這樣，每1km管道要有4——7km縫隙，加之瓦塊屬硬對(duì)硬，不易擠嚴(yán)，扣瓦抹縫都是人工，工作量太大，很難全部抹嚴(yán)，一旦有一點(diǎn)縫隙，高壓發(fā)泡時(shí)，聚氨酯泡漠就會(huì)順著縫擠進(jìn)去。實(shí)例，我們解剖過(guò)一根管，發(fā)泡料最多的可把一層厚60mm的縫擠透。一旦運(yùn)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(yùn)行時(shí)間最后會(huì)蔓延破壞整個(gè)保溫層。
實(shí)例，信陽(yáng)平橋電廠一期工程，主干線F426就是其工藝，剛運(yùn)行時(shí)還可以，運(yùn)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(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)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(yīng)加一層半硬質(zhì)密閉隔熱層。
1.2半硬質(zhì)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(jīng)實(shí)踐證明，巖棉吸水易結(jié)板，不可取。離心玻璃棉管為最好，既有強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)又低。
|
項(xiàng) 目 |
標(biāo)準(zhǔn)值 |
產(chǎn)品實(shí)測(cè)值 |
備 注 |
|
容重 kg/m3 導(dǎo)熱系數(shù) W/M.K 最高使用溫度 ℃ |
≥70 ≤0.043 350 |
70 0.041 350 |
標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)： GB/T13350-92 |
其優(yōu)點(diǎn)：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(huì)歪斜；2.由于離心玻璃棉會(huì)談率是100%，即使吸水后也不半截，烘干后各種性能指標(biāo)不邊，體積不會(huì)因其因素變形；3.它又是一個(gè)很暢通的排潮通道，進(jìn)水后可在最短時(shí)間排出去，不會(huì)因水排不出去造成爆管，使管道很快處于正常狀態(tài)。（一般吸水后，一周內(nèi)排完）。4.由于離心玻璃棉是柔性材料，運(yùn)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(huì)永遠(yuǎn)排不出，即使排除一般，由于聚氨脂泡墨寶問(wèn)曾保溫效果好，外層的一般就很難烘干，會(huì)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(dāng)今最好的保溫材料，聚氨脂泡墨塑料。
(3)聚氨脂泡沫塑料：
|
項(xiàng)目 |
標(biāo)準(zhǔn) |
備注（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)） |
|
壓縮強(qiáng)度 密度 >55kg/m3 體積吸水率 閉孔率 導(dǎo)熱系數(shù) 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(guò)35mm，由于其保溫效果好，后了熱組大，導(dǎo)致層間截面溫度增高，破壞保溫層、防水層。
1.5保溫結(jié)構(gòu)的層間溫度計(jì)算，要設(shè)定最經(jīng)濟(jì)的保溫后，不一過(guò)后，防止熱祖師見曾截面問(wèn)。
舉例：Dn300。運(yùn)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(dǎo)熱系數(shù)1.5W/m.k(砂紙黏土)，接頂表面溫度不超過(guò)50。C，熱損千米溫降10。C以下。經(jīng)計(jì)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(jì)算是如下：
1.6有了最佳的經(jīng)濟(jì)保溫厚度，那么最重要的也是蒸汽直埋保溫管成敗的關(guān)鍵一環(huán)--防水層;設(shè)計(jì)時(shí)一定要在外防水層上下大功夫，把有些不必要環(huán)節(jié)的經(jīng)費(fèi)省到防水層上，因?yàn)?ldquo;水”是直埋工程的天敵，實(shí)踐證明：用鋼外護(hù)內(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，由于受剛套的標(biāo)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(jīng)濟(jì)，關(guān)鍵是防腐問(wèn)題不好解決，上述DN300的保溫厚度計(jì)算，如果按標(biāo)準(zhǔn)鋼管就得用DN700*8鋼管，就此一項(xiàng)就加大了投資。由于埋地鋼管的防腐問(wèn)題難以解決，需加強(qiáng)防腐，此項(xiàng)費(fèi)用也相當(dāng)高，加大了建設(shè)方的投資。信陽(yáng)二期工程設(shè)計(jì)是鋼外護(hù)，加強(qiáng)防腐(三布五油環(huán)氧煤瀝青漆)。外鋼套管徑大，保溫層加厚，加強(qiáng)防腐、噴砂除銹幾項(xiàng)，每公里就加大投資35萬(wàn)元左右。安陽(yáng)縣電廠DN350的設(shè)計(jì)，每km就加大投資80萬(wàn)元左右。其原因：設(shè)計(jì)提供的參數(shù)不合理，埋深2m，土壤溫度(實(shí)際提供地表溫度)20°C，土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.2W/m.k(沙質(zhì)粘土)，表面溫度50°C，這樣，保溫厚度單邊加大了130mm。因此對(duì)各地的土壤溫度及導(dǎo)熱系數(shù)一定要參照建設(shè)部有關(guān)資料提供的數(shù)據(jù)為計(jì)算依據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)為最好。
防腐要采用強(qiáng)度高的防腐層，三布五油，一般用環(huán)氧煤瀝青漆或?yàn)r青漆，用手糊易下淌、上部會(huì)出現(xiàn)氣孔，保溫管運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢，占30%以上的防腐層都要重新修補(bǔ)，即費(fèi)工又費(fèi)錢，一旦發(fā)現(xiàn)不了，后患無(wú)窮。
實(shí)踐證明：選用多阻式鋼-塑(纖維增強(qiáng)塑料玻璃鋼)復(fù)合結(jié)構(gòu)為最好，剛套用3-4mm毫米直縫卷管，外用3-5mm厚機(jī)械纏繞玻璃鋼。
|
項(xiàng) 目 |
單 位 |
指 標(biāo) |
備 注 |
|
密度 含膠量 拉伸強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)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(wú)滲漏 100 |
GB1458-78 GB1459-78 GB1461-78 GB1460-78 |
其優(yōu)點(diǎn)：一可借鑒鋼外護(hù)強(qiáng)度高、密封好、不進(jìn)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(qiáng)的特性。
實(shí)例：?jiǎn)渭冧撏庾o(hù)，一旦有一點(diǎn)點(diǎn)小孔沒焊好，運(yùn)行時(shí)就會(huì)烘吸式進(jìn)水，無(wú)法檢出其位置，不易修復(fù)，信陽(yáng)一期個(gè)別地方就是光看到冒氣多次挖開就是找不到漏點(diǎn)。
純玻璃鋼外護(hù)，安裝時(shí)一旦進(jìn)水，排潮時(shí)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(zhǎng)期在超越極限溫度中，導(dǎo)致軟化、老化，最后被破壞進(jìn)水，實(shí)例：信陽(yáng)一期由于安裝時(shí)大量進(jìn)水，運(yùn)行中長(zhǎng)時(shí)間排潮后導(dǎo)致部分玻璃鋼外護(hù)破壞，結(jié)果不得不權(quán)宜之計(jì)加上剛套。
即墨熱電廠供熱工程，由于業(yè)主施工時(shí)沒按設(shè)計(jì)要求安裝疏水裝置，設(shè)計(jì)為13個(gè)疏水裝置，但只安了三個(gè)，在二次起動(dòng)運(yùn)行時(shí)，造成連續(xù)2次水沖擊（水錘），結(jié)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(hù)，也相繼造成不同程度的破壞，進(jìn)水、冒氣，后來(lái)在其段加上鋼套，但由于焊接、防腐問(wèn)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(huán)，應(yīng)加大投資費(fèi)用，結(jié)構(gòu)一定要合理。
二、固定支墩、補(bǔ)償器、補(bǔ)口、節(jié)點(diǎn)、端點(diǎn)的處理設(shè)計(jì)
2.1蒸汽直埋最難解決的是補(bǔ)口、節(jié)點(diǎn)、端點(diǎn)部位處理，也是最易進(jìn)水的部位，一旦處理不好，工程就會(huì)遭到整體失敗，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少其數(shù)量。
2.1.1在滿足膨脹系數(shù)及推力允許的范圍內(nèi)，墩距越長(zhǎng)越好，應(yīng)以鋼管的定尺長(zhǎng)度的系數(shù)+補(bǔ)償器長(zhǎng)+固定墩長(zhǎng)為最佳。
設(shè)定墩距在48mm或53mm，那么，按定尺每根管長(zhǎng)12米，4*12m＝48m，補(bǔ)償器設(shè)定1.2m，固定墩2m，就是，48+1.2+2＝51.2，那么48m、53m的設(shè)計(jì)就可按51.2m設(shè)計(jì)補(bǔ)償量，不會(huì)有問(wèn)題，這樣補(bǔ)口量是4+1+1＝6個(gè)口。
如：按48m設(shè)計(jì)，每段就得有一根管截去3.1m，如果按53m，每個(gè)墩距要加上一個(gè)近2m的短節(jié)，還多一個(gè)補(bǔ)口，保溫管一截，就會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性，既費(fèi)工又費(fèi)料，又增加漏點(diǎn)，使投資加大，造成浪費(fèi)，設(shè)計(jì)時(shí)要弄清投資方（業(yè)主）選定的鋼管尺寸、補(bǔ)償量再定墩距。
2.1.2補(bǔ)償器。要選擇不帶預(yù)拉伸固定螺絲為好，不然限制補(bǔ)口時(shí)間，大部分施工現(xiàn)場(chǎng)的條件都很復(fù)雜，一旦固定墩固定不好，預(yù)拉伸螺絲就不能割去，補(bǔ)口就無(wú)法進(jìn)行，只有待固定墩連接后，才能補(bǔ)口，因不能及時(shí)補(bǔ)口回填恢復(fù)，會(huì)造成雨后水泡、擾民。
如信陽(yáng)一期，由于安裝與土建配合問(wèn)題。造成全線1.3km全部連通，可固定支墩沒做好一個(gè)，全線36個(gè)口無(wú)法補(bǔ)，由于水位高，地表水源多，使其在水中浸泡長(zhǎng)達(dá)75天，進(jìn)水嚴(yán)重。后來(lái)拖到冬季下大雪才一次性突擊破口，結(jié)果，由于氣溫條件，玻璃鋼無(wú)法施工，為了不能讓其更長(zhǎng)時(shí)間在水中浸泡后，強(qiáng)行施工，雖然采取了措施但還是由于玻璃鋼不固化造成進(jìn)水、返工。
2.1.3固定墩選用內(nèi)固定加外固定輔助為最好。其優(yōu)點(diǎn)：可以減少土方及混凝土量，適用于城市地理?xiàng)l件窄、不易大面積開挖的地段。
2.2設(shè)計(jì)時(shí)，施工圖要在選定工藝后，與制作單位結(jié)合后再設(shè)計(jì)出圖，這樣可以減少施工安裝時(shí)很多麻煩及不必要的設(shè)計(jì)變更，造成誤工及扯皮現(xiàn)象，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí)有很多難以想像的問(wèn)題。
