预制直埋钢套钢保温管分析

随着科技的进步、暖通行业的发展、人们对舒适家居的要求越来越高，应运而生了多种采暖方法，热水供暖、蒸汽供暖、电力供暖等多种采暖方式同时盛行，近几年，蒸汽供暖系统逐渐走进人们的生活由于它靠蒸汽本身的压力输送，采暖效率高，散热器传热系数也高等优点被人们接受，今天我们将对比一下蒸汽供暖和水热供暖的区别以及注意事项。蒸汽供热系统是指城市集中供热系统中用水为供热介质，以蒸汽为热媒，从热源携带热量，靠蒸汽本身的压力输送，经蒸汽管道进入散热器，放热后，凝结水经疏水器由凝结水管流入凝结水箱，然后由凝结水泵送入锅炉重新加热产生蒸汽。每公里压降约为0.1兆帕，因此，低压蒸汽供暖系统都是工作半径小。热水供暖系统以热水作为热媒，目前广泛使用的一种供暖系统,由锅炉、输热管道、水泵、散热器和膨胀水箱等组成。工作原理是水在锅炉内被加热后，密度减小，同时受从散热器流回来的密度较大的回水驱动，沿着供水管路流入散热器，如此循环流动。因为水泵可以产生很大的压力，所以这种供暖系统的供暖范围可以很大。①蒸汽供暖系统与热水供暖系统相比，管道造价低，初期投资少；散热设备小，散热器内热媒的温度等于或高于100摄氏度，因此，散热器传热系数也高，散热器的片数更少。 ②热水供暖系统散热器表面温度低，从卫生角度考虑采用热水供暖为佳。而低压蒸汽供暖系统的散热器温度始终在100摄氏度左右，对卫生很不利。③由于蒸汽供暖系统间歇工作，管道内时而充满蒸汽，时而充满空气，管道内壁的氧化腐蚀要比热水供暖系统快，所以蒸汽供暖系统的使用年限更短，特别是凝结水管，更易损坏。 ④一般的蒸汽供暖系统不能调节蒸汽温度，所以当室外温度高于供暖室外设计温度时，蒸汽供暖系统必须运行一段时间停止一段时间，间歇调节会使房间温度上下波动。 ⑤蒸汽供暖系统的热惰性差，即系统的加热和冷却过程都很快。对于人数骤多骤少或要求迅速加热的建筑物如车间等是比较适合的。 所以，热水供暖作为历史最为悠久的采暖方法，凭借舒适安全的采暖体验、低廉的价格依旧是许多家庭的，特别深受北方家庭的热爱。在一般的住宅的供暖中，都是在采用机械循环热水供暖系统。蒸汽供暖适合工业生产中，系统的加热和冷却都非常迅速，非常适合生产使用。

   预制保温管制造及直埋敷设技术，20世纪60年代末在北欧率先应用和发展。于20世纪80年初传入我国，设计单位亦相继采用了北欧的弹性变形分析方法进行直埋热水管道工程设计。弹性变形分析方法，就是要保证热水管道始终处于弹性变形的范围之内，处于弹性状态。管道直管段通常采用热补偿装置，采用预热、一次性补偿器的安装方式。经过20多年的发展，此项技术取得了长足的进步。进入20世纪90年，北欧热力工程技术人员经过多年的直埋热水管道系统设计、安装、运行，通过这方面的工程实践，认识到直埋热水管道的温度应力，采用弹性分析方法过于保守，提出了应力分类法进行直埋热水管道的强度计算。并总结了多年的直埋热水管道系统设计、安装、运行经验，于1994年颁布了直埋无补偿技术相应的欧洲标准和解释标准的区域供热手册，明确规定采用应力分类法进行直埋热水管道统设计。 
        热水管道直埋无补偿技术其理论基础为第三强度理论，即：将应力分为一次应力：工作压力在直管中产生的应力，内压环向应力；二次应力（温度应力）：热涨冷缩不能自由释放，在直管中产生的应力，如温度升高产生的轴向应力；三次应力（峰值应力）：承受一次应力和二次应力直管向管件释放变形，在该管件上产生的应力。

 



预制直埋钢套钢保温管分析

在我国电力系统汽水管道设计采用了应力分类法进行强度计算，而在供热管网系统始终采用弹性应力分析法进行管道的强度计算。20世纪80、90年代我国引进了欧洲先进的预制保温管生产线，先后在哈尔滨、天津、北京、大连投产，预制保温管开始大量地应用在国内直埋热网工程中。我国参照欧洲标准，编制了预制保温管生产的行业标准《高密度聚乙烯外护管聚氨酯薄膜泡沫塑料预制直埋保温管》（GJ/T3002-92）；编制了《城镇直埋供热管道技术规程》（CJJ/T81-98），为促进和推广我国城镇供热系统应用直埋无补偿敷设技术，为设计、施工、验收制定了行业规程，该规程借鉴欧洲标准，直埋热水管道亦采用了应力分类法进行强度计算，使我国直埋热水管道计算理论和国际先进水平接轨。 
1.2 直埋无补偿技术应用概况 
        热水管道直埋敷设在我国开始于20世纪80年代初，经过20多年的应用和发展，热水管道直埋敷设从设计、制造、安装、验收等方面皆有了长足进步，并开始被广大热力设计工作者所普遍认同，并成为我国城市热水管网工程敷设的主要敷设方式之一。虽然体现直埋无补偿敷设新技术的欧洲标准保温管-EN253、保温管件EN448、保温阀门EN488、保温接头EN489等早在1994颁布，我国参照欧洲标准制定的行业规程《城镇直埋供热管道技术规程》（CJJ/T81-98）也于1999年6月1日起执行。然而，时至今日，热水管道直埋无补偿敷设技术，在我国城市供热项目中（管径大于DN500；保温管、保温管件、保温阀门、保温接头执行欧洲标准；基本不设检查井和补偿器）采用的鲜有工程实例，应用热水管道直埋无补偿敷设技术的比例太少，热水管道直埋敷设还是有补偿敷设的天下。 
        国内仅有少数设计院较掌握、应用此项技术，多数设计院、热力设计人员及建设单位对直埋无补偿技术缺乏了解；《城镇直埋供热管道技术规程》（CJJ/T81-98）的应用范围仅为小于、等于DN500的热水管道，北方城市集中供热一次主干网管径往往大于DN500；热水管道直埋无补偿敷设技术又鲜有相关手册、规范。这些原因阻碍了热水管道直埋无补偿敷设技术的应用和推广。编制相关手册和制定相关标准、规范等技术基础工作的任务迫在眉睫，直埋无补偿技术研究、应用及推广的工作任重道远。 




1.3 中国一汽集团公司供热系统改造项目简述 
        中国汽车集团公司厂区及生活区供热，随着近50年的不断发展，供热面积由开始的几十万平方米发展到2002年的700多万平方米。而供热方式仍采用建厂时的一次网直接供热和部分区域间接供热，供热半径达7.5km。直供这么大的供热半径和供热面积，在国内、国外，皆颇为鲜见。由于供热系统缺乏长远规划，只是被动地去满足热负荷日益增长的需要，存在诸多亟待解决的技术难题。原设计供回水温度110℃/70℃，质调节运行。实际运行参数供、回水（指-23℃情况下）温度95℃/65℃，温差30℃，此温度曲线运行管网流量偏大，总循环水量为19700t/h左右。热网失水率高：总失水量2001年为450t/h，失水率高达2.28%左右，冬季抢修频频，供热质量下降。水力工况严重恶化，热源运行温度低，温差小，管网流量偏大，压降大。各用户及热力站无流量自动控制设备，造成管网近远端由于压差不同，流量分配不均。在末端供热不足的同时，管网前端用户往往超过设计循环流量，存在过热现像。生活热水与暖气系统直接并联，缺乏控制，造成大量外网热水短路回流（约30%）。热网总长278km，热水管道基本上采用直埋（有补偿）敷设。管道保温脱落、腐蚀严重，检查井积水、阀门附件漏水；管网维修量大、使用寿命短，跑、冒、滴、漏严重等现象。热网缺乏有效监控手段，供分析和计算的基本数据采集困难，直供和间供混合无法提温运行。整个热水管网失水量和温降皆超过有关规定。热损失严重，热网平衡率低。对此病网制定一个科学、合理、改造方案势在必行。