“钢套钢”蒸汽直埋管网的保温设计及应用

2019-05-30

1 概述 蒸汽管网输送的介质温度较高(180℃) ,采用直埋敷设一方面存在很多技术难点,例如:膨胀补偿、防水密封、管道防腐、应力破坏、局部热桥、全线防腐等;另一方面,采用低支架架空敷设,经常因人为破坏、环境潮湿等原因造成管网进水,管网热损失增大。辽渔集团

1  概述
    蒸汽管网输送的介质温度较高(180℃) ,采用直埋敷设一方面存在很多技术难点,例如:膨胀补偿、防水密封、管道防腐、应力破坏、局部热桥、全线防腐等;另一方面,采用低支架架空敷设,经常因人为破坏、环境潮湿等原因造成管网进水,管网热损失增大。辽渔集团动力公司总结以往管线热损大,长年维修以及经常有跑汽、漏汽、冒汽等原因,采用了“钢套钢”直埋管外滑动结构。
2  “钢套钢”直埋管的结构特点
    (1) 内钢管选用二度无机富锌底漆(耐温≥400℃) 防腐涂层,有效防止了钢管道腐蚀,延长了使用寿命。
    (2) 利用钢套管强度高、密封性好的特点,成功地解决了防水抗漏的难点。
    (3) 保温材料选用复合硅酸盐管壳或型材或优质离心玻璃棉,多层错缝包扎,有效地减少了热损失,同时控制外套表面温度低于50 ℃。
    (4) 管道中的滑动支架和固定支座采取特殊材料的隔热措施,防止了冷桥的产生。
    (5) 钢套管上的排潮管既能排出潮湿气体,又可作为日常运行的信号管。
    (6) 管道的热补偿采用波纹管补偿器,并装设在套管内,无需设置观察井。
3 设计计算模型
    直埋预制管道散热热阻由内管管壁热阻、内保温层热阻、外保温层热阻、空气层热阻、反射层热阻、外套管管壁热阻及土壤热阻几部分组成。内管管壁热阻、反射层热阻和外套管管壁热阻很小,可忽略不计,空气层热阻可以等效为保温层热阻。复合管结构简化为如图1 所示。
图1  “钢套钢”直埋管的结构形式
    图1  “钢套钢”直埋管的结构形式
4  传热量计算
    管道的传热为二维稳态传热,单位长度从热介质传递到钢管的热量q 、钢管壁通过内保温层的热量q1 、钢管壁通过外保温层的热量q2 、外保温层从保护层散发到土壤的热量qr 有下列等式:
    q = q1 = q2 = qr
5  “钢套钢”外滑动的直埋预制蒸汽管敷设原理
    内钢管采用自然补偿与波纹补偿器相结合的方式,外套管采用“无补偿”理论。整个管网由固定支架划分为若干个补偿段,补偿段的长度由补偿器的补偿量(一般取0.8 系数) 和弯头补偿能力(应力合格并且有足够膨胀空间) 来确定。外套管温度控制在50 ℃(节点60 ℃) 以内,安装温度与运行温度差值小,产生的热应力也在钢材许用范围之内,所以不需要设置补偿装置。
6  结论
    (1) 应力要求。管道由于局部地区埋深达到3.5m ,温度接近50 ℃,从安全性考虑,外套管的热应力远远小于许用范围,外防腐耐温等级又远远超过50 ℃,所以该保温结构是一种综合优势明显的选择。
    (2) 表面温度。双管敷设降低了管道的热损失,增加了表面温度。但考虑辐射反射层作用,可以将管道表面温度降低到50 ℃。
    (3) 问题解决。该结构产品从理论和实践两方面较好地解决了埋设管道在防水、防腐、热桥、疏水等方面的关键性问题,使整条管线处于全封闭状态下运行,是管道直埋敷设技术的一次重大突破。
    综上所述“, 钢套钢”直埋蒸汽管网敷设是一种施工简便、周期短、运行费用低、节能环保的成熟技术。