大口径无补偿直埋管道的预热处理

《大口径无补偿直埋管道的预热处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、大口径无补偿直埋管道的预热处理　　秦皇岛市热力总公司　赵文彬　杨玉兰　李燕军　　内容摘要：本文介绍了芬兰大口径一次性预热无补偿直埋技术在秦皇岛市集中供热工程中的应用，对比分析了国内外直埋管道预热处理的设计理论和方法，并结合工程实际情况，着重介绍了直埋管道现场预热处理工艺的要点和注意事项，阐述了大口径无补偿直埋技术的可行性和适用性。　　一、概　述　　秦皇岛市海港区集中供热工程系利用秦皇岛市热电厂一期两台200MW发电机组抽汽供热。本工程设计供热面积533万平方米，供热能力336.6MW。工程建设热力

2、站38座，热网调度中心1座，主管网最大管径为DN1000,一次管网总长26km，最大供热半径6.3km，热力站全部为间接连接。一次网供回水温度近期为120/70℃，远期为135/70℃，二次网供回水温度为85/60℃。　　工程项目总投资3.2亿元，其中利用芬兰政府贷款973万美元，用于引进芬兰先进的供热技术和设备，引进的设备主要有管径大于DN500以上的预制直埋保温管、换热机组和自控系统。　　该工程于1998年9月破土动工，到2000年9月完成一次管网20.7公里，新建热力站23座，实现供热面积2

3、58万平方米。　　秦皇岛市北倚燕山，南临渤海，地下水位较高，稳定水位最浅处为0.7米，相当于绝对标高－1.88米，氯离子含量最高达4880mg/L，对不锈钢有严重腐蚀性。地质条件较差，沿管线普遍为杂填土，部分地段有流砂、风化岩、淤泥等。根据实际情况，管网设计引进芬兰大口径一次性预热无补偿直埋敷设技术，对于供水管道采用了一次性补偿器预应力安装方法，对于回水管道由于运行温度低，除DN1000管道外，均未装设任何补偿装置，完全依靠自然补偿。对于市区外的输送管线，采用了敞沟预热方式；对于市区内主管道，由于

4、管线存在许多方向变化，并考虑减小对市容及交通的影响，采用了覆土预热方式；对于支干线仍采用有补偿敷设方式。　　二、芬兰大口径无补偿直埋技术的应用　　八十年代初，我国引进了北欧国家生产的预制保温管，目前已在国内城市供热工程中广泛应用。直埋管道工程是一个完整的体系，近年来，我国的供热管道直埋技术在生产、设计、安装和运行等方面都得到了迅速发展，并且形成了自己的行业标准体系。　　1、生产安装技术　　秦皇岛热网工程是引进芬兰KWH公司生产的预制直埋保温管，是由St44低碳钢管，聚氨脂泡沫塑料保温层(PUR)和

5、高密度聚乙烯外套管(PE－HD)组成，三者粘结在一起，形成一个整体式组合管，其制造、检验验收均执行欧州标准：EN253(管道)、EN448(管件)、EN488(阀门)、EN489(接头)。　　无补偿直埋管道设计计算的前提条件是，PUR聚氨脂与钢管和PE－HD外套管之间粘结牢固，三位一体，在运行过程中始终保持一个整体，所以三者之间的粘结程度，对管道系统的安全性是至关重要的，在制造过程中，要格外对钢管外表面进行喷丸处理，并对PE外套管进行电晕处理，以保证足够的粘结性能(剪切强度)，这也是我们考察生产厂

6、必须着重强调的一点。其次是管道接头，它是最终将直埋管道系统连为一个整体的关键环节。芬兰KWH采用的是塑料焊接方式，它的整体性要比热塑带方式好。对于管道的安装，芬兰KWH公司专门为秦皇岛热网工程提供了安装手册，从沟槽开挖到管道安装、接头发泡、管件保护、管道预热以及检测验收等，都做了具体和详细的要求，对管道施工和管理起了很好的指导作用。　　2、设计理论和方法　　生产厂家推荐的敷设形式和设计方法，都是以弹性分析法为依据。由于受到采用弹性分析法的限制，管材的承载能力没能充分发挥，使用温度受到了限制。对于材

7、质为Q235的钢管，在弹性状态下能够承受的最大温差：　　Δty=[б]/αE=125/2.44=51℃　　即使采用预热方式，对于最高供水温度达到135℃来讲，已超出了弹性分析进行应力验算的要求。鉴于国内《城镇直埋供热管道工程技术规程》(CJJ/T81－98)以及欧州《区域供热手册》，将管道应力进行了分类，对于温差变化引起的变形作用是可以自限的，产生的应力属二次应力，可采用安定性分析方法，允许最大弹性应力变化范围为屈服极限бs的两倍。经与芬方专家交流，并结合工程实际，将管道应力不超过钢材的基本许用应

8、力[б]提高到屈服极限бs，这样，最大允许温差为△Ty=бs/αE=235/2.44=96℃，相对安定性分析法而言，还是比较保守的。　　对于大口径直埋管道，除塑性变形破坏和疲劳破坏之外，还应防止局部集中的塑性变形，在欧州《区域供热手册》中给出了纵向压应变的限制值，可以通过改变管道截面特性或预热等方法来限制局部失稳。　　对于三通、弯头等管件，为避免所连直管的热胀变形引起管件破坏，除合理布置管系和采用加强管件外，还在膨胀区内设置了泡沫垫，必要时设置固定墩限制热位移量。三通是应力比较集中