长距离大口径钢套钢蒸汽直埋管道的工程应用

·98·设计参考暖通空调HV&AC2008年第38卷第7期长距离大口径“钢套钢"蒸汽直埋管道的工程应用山东威海卓能热电设计有限公司马晓红☆于卓诚安威霞摘要通过工程实例，详细介绍了蒸汽直埋管道的主要设计工艺、特殊管段的处理及施工技术。关键词蒸汽直埋管道设计工艺特殊管段Pract．CaIappl．Cat．OnOfIongdiStanCeandbigdiameterSfeeICOVerSfeeISfeamdireCtIybur．edpipeI．neByH0×|∞hong★，YuZhu。Cheng。ndAnWe|XloAbstractWithanexample，presentsindetailthemaindesigntechnology，treatmentofspecialpiPesectiollsandconstmctiontechnology．Keywordssteamdirectlyburiedpipe，designtechnology，specialpipcsection★weiHaiZhu0NengExceIIencePytodectricD∈矧gnjngCompanyofshandongPnovince，We¨1ai，shangdongPn。vince，China0引言2006年初笔者参加了邹平齐星热电厂蒸汽直埋管道工程的设计、现场勘测、吹洗和运行调试。该工程于2006年5月初动工建设，施工历时5个月，于10月底竣工验收，当年投入使用，运行正常。该工程主要用于邹平市集中供热，输送介质为过热蒸汽，设计温度为300℃，设计压力为1．oMPa，最大送汽量为140t／h。该蒸汽管道工作管最大管径为DN600，全长3ooo余m，全部采用地下直埋敷设。蒸汽管道穿越了市区多条主要干道、中心花园、高速公路等。邹平市区主路下各种市政管线密集，施工难度非常大。因蒸汽温度较高，管道热膨胀较大，蒸汽直埋管道工艺设计、施工要求都非常严格。在旋工过程中，必须严格按照图纸放线，如需变更时，需要到现场仔细测量，认真计算，详细画出变更图，才能继续施工。这样虽然对工期有所影响，但能够保证蒸汽管道的施工质量。下面详细介绍该工程的设计原则、特殊管段的处理及施工技术。1设计原则1．1总则主要设计依据为《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》(CJJ104—2005)，该规程适用于工作压力≤1．6MPa，温度≤350℃，直接埋地敷设的保温蒸汽管道的设计、施工、验收及运行维护。1．2管道选型蒸汽管道采用大连某公司生产的多屏绝热辐射预制直埋蒸汽管道，采用耐高温玻璃棉做保温层。在山东省内蒸汽直埋管道通常采用硅酸钙瓦块保温，这就使“钢套钢”外护管的直径加大，增加了工程造价，其原因是耐高温玻璃棉的导热系数远远小于硅酸钙瓦块，采用硅酸钙瓦块保温厚度必然增加很多。本工程钢外护管管径为DN900，若改用硅酸钙瓦块保温，管径将增为DNl000，仅外护☆马晓红，女，1970年9月生，大学，高级工程师264200山东省威海市文化中路83号威海卓能热电设计有限公司(0631)5894724(O)13863120044E-mail：whzhn2005@sina．com收稿日期：2006—12一04修回日期：2007—5一17 暖通空调HV&AC2008年第38卷第7期设计参考·99·管一项费用就减少工程造价37万余元。1．3内固定支座设置《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》(CJJl04—2005)中规定：采用钢质外护管的直埋蒸汽管道，宜采用内固定支座。本工程采用内固定结构型式，设计可承受轴向推力荷载最大达700kN，安全系数为3～5，并有一定量轴向位移调整，降低所受应力。专设波纹密封隔板，排潮管从保温外护管顶部插入到保温层中部易排潮的部位，其伸出外护管的长度大于300mm。其与外护管接口处均焊接严密，并用筋板加固。该可位移固定支座技术科学、先进、安全；双卡板式结构减少传热面积，降低热流外泄密度，防止“冷桥”的发生；保证了内固定支座外表面温度较低、防腐保护层完好。内固定支座结构见图1。内固定支座(卡环式)图1内固定支座结构1．4疏水装置设置管道的低点和垂直升高的管段前设疏水装置，疏水管的壁厚与工作管壁厚相同。同一坡向的管段，顺坡情况下每隔400～500m，逆坡时每隔200～300m应设疏水装置。疏水装置包括疏水节及疏水井。疏水节分上疏水节和下疏水节两种型号，笔者认为上疏水节较好，因为上疏水节的疏水管根部腐蚀较慢。采用厂家生产专用疏水节，其集水罐与工作管连接按焊接三通强度计算，全部采用推制三通管件，应力分散，并采用防堵塞措施。如需补强板，其厚度及尺寸按1．5倍工作压力进行验算。疏水节与固定支座邻接，保温、防腐均采用与直管段相同的生产工艺，保证了管线的连续性和整体完整性。疏水管伸出段按设计要求制作，内管弯曲柔性补偿，外护管内的疏水管管段设有温度变形补偿波纹密封帽，防止工作管相对位移、硬性扭曲变形、应力增大及地下水进入保温层。下疏水节见图2。图2下疏水节疏水井包括主副井，内设疏水器、截止阀及止回阀等，副井距主井不得超过5m，之间也采用“钢套钢”直埋管道连接。设计疏水装置时，笔者曾建议甲方采用厂家生产的地上疏水箱装置，即将疏水器、阀门等组装在一个外型美观的箱体内(见图3)，放在路旁不影响交通的地方(见图4)。采用疏水箱施工非常简单，减少了地下设井的工程量，同时给操作检修带来方便，但这种方式在国内应用得很少，最终甲方还是要求采用保守设计。疏水管的管径选取见表l。a琉水箱内部构造b疏水箱外形图3地面疏水箱示意图图4疏水箱位置图表1疏水管的管径选取工作管公称直径／mm疏水管公称直径／mm250～400>400 ·j∞·设计参考暖通空凋HV&AC2008年第38卷第7期1．5补偿器设置1．5．1工作管补偿器设置工作管每个补偿段距离不宜太长，本次设计基本按照60m设一个补偿段。工作管补偿器保温采用双套桶式保温结构，以保证保温厚度和效果，其内套桶与管线的外护管形成等径连续整体，避免通常出现的补偿器保温的阶梯焊口强度不够而造成断裂破坏、保温层进水。实现保温层内水分可按坡度自然流淌，在疏水节最低点检查阀排出，克服了补偿器保温需加延内管及外护管锥形变径连接，施工困难，技术要求高，质量不保证等缺点。保温、防腐均采用与直管段相同的生产工艺，保证了管线的连续性和整体完整性。1．5．2外护管补偿器设置该工程蒸汽管道距离较长，地下施工障碍较多。外护管长距离运行，表面最高温度可能达到100℃，按无补偿直埋管道设计的安定性理论，对外护管必须作强度计算，因此有些特殊管段位置需设外护管补偿器。为减少工程造价，外护管补偿器可采用自限位、自导向直埋式一次性波纹补偿器，压力o．25MPa。外补偿器安装前采取最大限量预拉伸。待初次运行排完潮后、再停运48h后将补偿器焊死，并作好外防腐和回填土。1．6排潮管设置直埋蒸汽管道必须设置排潮管，设于外护管位移较小处。排潮管采用直径小于或等于50mm的无缝钢管。排潮管需引出地面，开口应下弯，距地面高度不宜小于o．25m。排潮管宜每隔100m左右设置一个。2特殊管段的处理2．1平面转角管段设转角管段的折角为口。若口≤2。，可以按直线考虑。若2。