石光輝

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司， 山西 太原 030000)

1 概述

太古長輸供熱工程全長37.8 km，架空安裝長度約18.1 km。其中，跨越汾河河谷段長度約2.6 km，采用鋼桁架架空安裝。穿越山體段長度約15.2 km，采用專用隧道架空安裝。熱水供熱管道長距離敷設(shè)往往涉及復(fù)雜地形，必須以多種安裝方式予以應(yīng)對，而且對供熱管道的熱損失控制提出更高要求。本文結(jié)合太古長輸供熱工程，對架空熱水供熱管道保溫技術(shù)進(jìn)行探討。

2 架空熱水供熱管道保溫技術(shù)

① 保溫管

用于直埋安裝的預(yù)制保溫管，因高密度聚乙烯外護(hù)管抗紫外線輻射能力差，無法在架空安裝中應(yīng)用。目前，架空熱水供熱管道的保溫層一般采用巖棉管殼、離心玻璃棉管殼，在保溫層外進(jìn)行兩布三油施工。缺點(diǎn)是需現(xiàn)場制作，不僅耗費(fèi)時(shí)間，而且耐候性差。與采用兩布三油施工工藝相比，外護(hù)管采用鍍鋅鋼管(由螺旋咬口工藝制備)的預(yù)制保溫管(以下簡稱鍍鋅鋼管外護(hù)預(yù)制保溫管)具有耐腐蝕、抗紫外線輻射、抗氧化、熱導(dǎo)率低、重量適中、美觀等優(yōu)點(diǎn)。

鍍鋅鋼管預(yù)制保溫管由工作鋼管、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料保溫層及鍍鋅鋼管外護(hù)管組成。在聚氨酯發(fā)泡工序中，將工作鋼管、鍍鋅鋼管外護(hù)管同心固定在發(fā)泡機(jī)上，從軸向中心位置的注料孔注入聚氨酯發(fā)泡，形成三位一體結(jié)構(gòu)。鍍鋅鋼管預(yù)制保溫管的外形見圖1。對于DN 1 400 mm的預(yù)制保溫管，工作鋼管壁厚為18 mm，鍍鋅鋼管壁厚為1.2 mm。

圖1 鍍鋅鋼管外護(hù)預(yù)制保溫管的外形

② 滑動(dòng)支架

架空熱水供熱管道支架產(chǎn)生的熱損失為供熱管道散熱損失的主要來源[1]，該工程架空熱水供熱管道的滑動(dòng)支架、導(dǎo)向支架數(shù)量約占支架總數(shù)的90%，因此控制滑動(dòng)支架、導(dǎo)向支架的熱損失成為控制熱損失的關(guān)鍵。

絕熱支架分為穿靴式、隔斷式、復(fù)合式[2]。穿靴式絕熱支架基本原理是給支架安裝1個(gè)保溫套，隔斷支架與環(huán)境、地面基礎(chǔ)的接觸，實(shí)現(xiàn)隔熱保溫。隔斷式絕熱支架的基本原理是將支架分為上、中、下3部分，上部與供熱管道焊接，下部連接支架滑動(dòng)底板，中部為高強(qiáng)度隔熱材料。上下兩部分為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，可分別通過螺栓或者鉚釘與中部的高強(qiáng)度隔熱材料連接。復(fù)合式絕熱支架是穿靴式絕熱支架與隔斷式絕熱支架的結(jié)合，內(nèi)部采用隔斷式結(jié)構(gòu)，外部再包覆保溫套。

該工程采用類似隔斷式絕熱支架的結(jié)構(gòu)，主要裝置為預(yù)埋件、箱型管托、滑動(dòng)底板(鑲嵌聚四氟乙烯滑塊)，絕熱支架結(jié)構(gòu)見圖2，預(yù)埋件、箱型管托的軸測圖見圖3。預(yù)埋件與工作鋼管的焊接在工廠內(nèi)完成，完成后進(jìn)行整體發(fā)泡。完成發(fā)泡后的含預(yù)埋件的鍍鋅鋼管外護(hù)預(yù)制保溫管(預(yù)埋件與箱型管托的連接位置預(yù)留螺栓)，在現(xiàn)場與箱型管托進(jìn)行螺栓連接，最后將箱型管托安裝在滑動(dòng)底板上。工作鋼管與箱型管托采用減小熱橋的線接觸連接，有效降低了熱損失，滑動(dòng)底板鑲嵌聚四氟乙烯滑塊，有效降低摩擦力。預(yù)埋件與工作鋼管一體化設(shè)計(jì)，避免了現(xiàn)場制作支架時(shí)破壞外護(hù)管、保溫層的問題，保證了滑動(dòng)支架的整體保溫效果，縮短了工期。

圖2 絕熱支架結(jié)構(gòu)

圖3 預(yù)埋件、箱型管托的軸測圖

③ 固定支架

雖然固定支架的數(shù)量比滑動(dòng)支架少，但固定支架承受巨大推力，受結(jié)構(gòu)限制不可避免存在熱橋。為最大限度降低熱損失，固定支架采取整體保溫的方式，具體結(jié)構(gòu)見圖4。工作鋼管與外護(hù)鋼管(外護(hù)鋼管外直徑與鍍鋅鋼管外護(hù)預(yù)制保溫管外護(hù)管外直徑一致，壁厚為20 mm)之間的肋板在工廠內(nèi)焊接完成，在施工現(xiàn)場將外護(hù)鋼管與管外肋板、管外肋板與支架焊接完畢后，在工作鋼管與外護(hù)鋼管間進(jìn)行發(fā)泡保溫處理。隧道內(nèi)現(xiàn)場安裝情況見圖5。

圖4 固定支架結(jié)構(gòu)

圖5 固定支架現(xiàn)場安裝情況

④ 其他節(jié)點(diǎn)保溫控制

閥門兩端焊接直管段采用聚乙烯管作為外護(hù)管，在工廠預(yù)制并進(jìn)行聚氨酯發(fā)泡保溫處理，在現(xiàn)場采用鍍鋅鋼管進(jìn)行二次外護(hù)處理。

架空熱水供熱管道主要采用波紋管軸向補(bǔ)償器、大拉桿補(bǔ)償器。波紋管軸向補(bǔ)償器固定部分采用鍍鋅鋼管外護(hù)，聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡，伸縮位移處設(shè)置柔性保溫材料(離心玻璃棉)，外護(hù)鋼板采用承插結(jié)構(gòu)補(bǔ)償位移。大拉桿補(bǔ)償器采用離心玻璃棉現(xiàn)場保溫，采用聚乙烯管密封，并采用鍍鋅鋼管進(jìn)行二次外護(hù)處理。

3 保溫效果

2018年11月15日—29日，測量鋼桁架安裝及隧道安裝架空供水管道附件的表面溫度(見表1)，每天記錄6組數(shù)據(jù)，并取日平均值。由表1可知，滑動(dòng)支架、閥門表面溫度比較高，保溫效果仍有提高的空間。

表1 鋼桁架安裝及隧道安裝架空供水管道附件的表面溫度