杜慶豐

(天津泰達(dá)熱電能源管理有限公司 天津 300457)

我國北方地區(qū)實(shí)行季節(jié)性集中供暖(本文主要討論換熱介質(zhì)水或汽在熱源廠被加熱，經(jīng)一次網(wǎng)傳輸?shù)礁鲹Q熱站通過板式換熱器等傳給二次網(wǎng)熱水，然后輸送到各用戶的供熱系統(tǒng))，每到冬天都是對供熱單位的一大考驗(yàn)，特別是對于環(huán)境狀況復(fù)雜、地下管線眾多、居住人口密集的老舊社區(qū)，供熱運(yùn)行、安全乃至查漏消缺工作都是較大挑戰(zhàn)。本文結(jié)合經(jīng)驗(yàn)分析與實(shí)踐調(diào)查對管網(wǎng)泄露原因進(jìn)行多方面探討。

1 管網(wǎng)泄漏的危害

1.1 直接危害

管網(wǎng)泄漏后要通過補(bǔ)水維持系統(tǒng)平衡，導(dǎo)致水處理和機(jī)泵設(shè)備的負(fù)荷增大，系統(tǒng)水損、熱損增大，被動增加熱源側(cè)燃煤、燃?xì)狻㈦娔芟牧?，?yán)重時威脅熱源的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行和用戶用熱質(zhì)量。

1.2 間接危害

泄漏必然對周圍環(huán)境產(chǎn)生熱、噪聲污染，漏水嚴(yán)重時會造成漏點(diǎn)附近建構(gòu)筑物沉降受損，增加由此產(chǎn)生的查漏、消缺、救援工作而需要投入的資金、人力等成本。

2 導(dǎo)致管網(wǎng)泄漏的原因分析

2.1 管網(wǎng)布置及環(huán)境因素

① 管道地下橫穿馬路時沒有保護(hù)套管或設(shè)置不當(dāng)，地埋管周圍有尖銳硬質(zhì)雜物、覆土高度不足而被超限占壓、地上建筑沉降等都會擠壓、破壞鋼管強(qiáng)度，使之長期在不利環(huán)境中運(yùn)行，存在很大隱患。

② 管網(wǎng)設(shè)計(jì)時對供熱管線不同溫度下的伸長量、膨脹因素計(jì)算不當(dāng)，在不同地質(zhì)、溫度場環(huán)境下應(yīng)用時，固定墩、膨脹節(jié)、錨固段等的設(shè)計(jì)不精確，未留出足夠間隙，使管線在長期運(yùn)行后積累了較大形變且難以消除或抵讓，造成局部的應(yīng)力拉裂而泄漏。

③ 熱力管道與電力電纜、通信、燃?xì)獾裙芫€一起鋪設(shè)時未掌握好上下配距及保溫情況，致使供熱管道受雜散電場、溫度場影響，不利于安全穩(wěn)定運(yùn)行。

④ 未充分考慮周圍環(huán)境因素，架空、直埋熱水管道布置不合理，使地埋管道比例較大，且直埋管上部覆土厚度不符規(guī)范，存在安全隱患。

2.2 材料選型與質(zhì)量

①供熱管網(wǎng)用鋼(Q235、20#、Q195鍍鋅)選材不當(dāng)，在高鹽、高濕環(huán)境下易腐蝕，導(dǎo)致局部強(qiáng)度失效而泄漏。管材標(biāo)準(zhǔn)金屬含量如表1所示。

表1 管材標(biāo)準(zhǔn)金屬含量Tab.1 Standard metal content of pipes

② 鋼管表面未經(jīng)鈍化處理，泡沫保溫層吸水率大于10%，閉孔率低于90%，或保溫層被擠壓變形量超過15%，難以滿足保溫、防水要求，使得鋼管本體和外護(hù)管產(chǎn)生異步蠕變，保溫泡沫材料變形吸潮后水解致鋼管接觸高鹽、高濕雜質(zhì)而產(chǎn)生復(fù)雜氧化銹蝕。

③ 直埋供熱管道的外護(hù)管和聚氨酯泡沫保溫層在溫變作用下會緩慢產(chǎn)生形變，但與鋼管的蠕變量存在差異，故其很難保持完整，加之外防護(hù)層搭接不嚴(yán)密，致使地埋鋼管直接接觸到外部腐蝕性、破壞性介質(zhì)。

2.3 運(yùn)行和施工的影響

① 鍋爐補(bǔ)給水、一次網(wǎng)循環(huán)水長期未進(jìn)行除氧、加藥等處理，易造成氧含量、pH等不達(dá)標(biāo)，隨著系統(tǒng)溫度升高，金屬離子變得更活躍，接觸鋼管內(nèi)壁持續(xù)進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，容易造成鋼管內(nèi)部金屬材料點(diǎn)蝕。

② 運(yùn)行操作人員不按崗位責(zé)任制、規(guī)程、供熱曲線調(diào)整供回溫及投退設(shè)備，或因經(jīng)常性失電、故障等原因?qū)е碌耐蝗煌１檬沟霉苈分挟a(chǎn)生水沖擊，久而久之導(dǎo)致閥門、彎頭等局部強(qiáng)度不足部位產(chǎn)生應(yīng)力失效。

③ 搶修、檢修過程沒有完善的方法預(yù)案，施工過程監(jiān)督管理不力，焊接質(zhì)量差，焊材不匹配，焊縫未按工藝要求進(jìn)行施工，在復(fù)雜的環(huán)境下，一旦發(fā)生滲漏、開焊等，極易形成電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致局部外腐蝕加速穿孔并不斷擴(kuò)展(這種局部穿孔非常不易發(fā)現(xiàn)查找，往往延長故障排除時間)。

④ 近年來供熱系統(tǒng)的溫度、流量較以前持續(xù)提高，運(yùn)行熱負(fù)荷較大，對管道的法蘭/墊片、彎頭等連接薄弱部位造成的負(fù)荷加大，故在一定程度上加速了管件的老化、疲勞損壞。

3 使用與維護(hù)要點(diǎn)

3.1 運(yùn)行方面

① 加強(qiáng)運(yùn)行人員理論與實(shí)踐技能的提升，及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)泄漏等問題，妥善處置，及時排氣和補(bǔ)水，保證滿水運(yùn)行，維持系統(tǒng)水力、熱力平衡。

② 強(qiáng)化水處理人員配置、培訓(xùn)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)指標(biāo)化驗(yàn)，確保持證上崗，相關(guān)參數(shù)尤其是含氧量、pH滿足要求。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Water quality standard

③ 合理調(diào)度，保證各關(guān)鍵儀表指示準(zhǔn)確，使多熱源管網(wǎng)接入口處，供、回溫盡量一致，同時注意增、減負(fù)荷時避免大起大落，不得超壓、超溫運(yùn)行。

④ 做好水質(zhì)調(diào)控，在一次網(wǎng)水系統(tǒng)加設(shè)、投運(yùn)除氧裝置(如熱力、真空除氧等)，或投加亞硫酸鈉等還原性藥品除氧，避免市政水直補(bǔ)。

⑤ 做好淡季停運(yùn)后的補(bǔ)水保壓養(yǎng)護(hù)工作，嚴(yán)密關(guān)閉各放水、排氣閥門，定期加鹽、加藥并擇時啟泵打冷循環(huán)使其均勻，必要時用合格水置換管內(nèi)水。

⑥ 換熱設(shè)備投運(yùn)時按先投冷側(cè)后投熱側(cè)，停運(yùn)時相反的順序緩慢操作，避免溫升/降幅度超過材料允許值，一般取10℃/h以內(nèi)。

3.2 管理方面

① 制定相應(yīng)管網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)管理制度、崗位責(zé)任制、安全操作規(guī)程、設(shè)施設(shè)備的保養(yǎng)手冊及事故應(yīng)急預(yù)案。

② 針對直埋管線及附屬設(shè)施制定巡檢、搶修方案。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)壓力降低、溫度變化較大、失水量增大等異常情況時應(yīng)立即全網(wǎng)診斷，做好隔絕、防護(hù)措施后準(zhǔn)確排查泄漏點(diǎn)。

③ 管網(wǎng)檢修、施工應(yīng)強(qiáng)化焊接工藝把控，管道焊縫按工藝要求進(jìn)行焊接，按要求進(jìn)行驗(yàn)收，保證焊接質(zhì)量。

④ 及時組織責(zé)任區(qū)內(nèi)管綜專題會議，在沿、下穿車行道或路施工時應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)，鋼套管選大2號，按規(guī)范深度進(jìn)行開挖、填埋、覆土等作業(yè)。

⑤ 誰主管誰負(fù)責(zé)，多方論證確認(rèn)泄漏、腐蝕、故障管道難以修復(fù)或成本較高時，應(yīng)創(chuàng)造條件進(jìn)行局部或整體更新。

3.3 施工建設(shè)方面

① 當(dāng)有市政電力、燃?xì)獾裙芫€在直埋熱水管道附近平行或垂直開槽施工時，應(yīng)及時采取保護(hù)措施，使互相間距符合規(guī)范要求。

② 管道鋪設(shè)應(yīng)避開堅(jiān)硬、鋒利或有凸起的石塊等異物，保護(hù)外表面避免損傷。

③ 固定墩、膨脹節(jié)等重要部位設(shè)檢查室，必要時做好混凝土防水、封堵，避免被動形成高濕、高溫、高鹽的易腐蝕環(huán)境。

④ 埋地管道安裝、搶修時，管溝內(nèi)不應(yīng)有積水，對未安裝完成的管段采取臨時封堵措施，并對裸露的保溫層進(jìn)行封端防水處理。

⑤ 公稱直徑大于400 mm的鋼管或現(xiàn)場制作的管件，焊縫根部應(yīng)進(jìn)行氬弧焊封底焊接，潮濕或粘有冰、雪的焊件應(yīng)先烘干。

⑥ 不同管段的內(nèi)、外層搭接處應(yīng)采用熱縮帶密封，宜先發(fā)泡后收縮，無過燒、鼓包、翹邊或局部漏烤現(xiàn)象，并粘結(jié)嚴(yán)密。

3.4 改造措施

① 隨著新材料的應(yīng)用、技術(shù)的進(jìn)步，可逐步改造為帶泄漏檢測系統(tǒng)的保溫管、抗腐蝕耐氧化的新型管材，考慮到其成本較高，須因地制宜進(jìn)行充分的方案論證。

② 可以選用PPR、PERT等復(fù)合塑料管材代替鋼管管材，降低腐蝕、結(jié)垢、泄漏的概率，以延長管網(wǎng)使用壽命。

③ 在總結(jié)行業(yè)豐富經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析，推進(jìn)建設(shè)自感知、自診斷、自調(diào)節(jié)的智慧供熱系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

供熱系統(tǒng)應(yīng)用時間越長，熱負(fù)荷越大、運(yùn)行環(huán)境越差，管網(wǎng)越容易因?yàn)槲锢?、化學(xué)等因素產(chǎn)生局部老化、腐蝕、破壞而發(fā)生泄漏。通過分析梳理導(dǎo)致泄漏的主要原因，可以從合理設(shè)計(jì)布置、運(yùn)行管理、規(guī)范施工等方面進(jìn)行事前、事中、事后管控干預(yù)，同時加強(qiáng)相關(guān)人員的技能提升、改進(jìn)工作方法以及新科技、新材料的應(yīng)用，以盡早發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)泄漏跡象，快、準(zhǔn)、穩(wěn)地查找、消除漏點(diǎn)，維持系統(tǒng)水力、熱力平衡，滿足各用戶用熱需求，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量供熱。■