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聚氨酯直埋保温管的应用

时间：2013-03-25 阅读：490

　　我厂生活小区历年来供热管网均采用管架或管沟敷设方式，管架敷设影响小区美观，《城市热力网设计规范》已明确规定小区供热管网不应采用管架敷设；地沟敷设由于管道保温材料岩棉吸水性大，受潮后导热系数增加，造成大量热量浪费，且某些地方地沟堵塞，如遇内部积水一时无法排除，致使保温管线浸泡在水中，保温材料脱落，管道腐蚀严重。供热管网直埋敷设在国外已经广泛地得到应用，在北京亚运村石景山热力工程等已相继采用，效果甚佳；它与管沟敷设相比具有节能，工程造价低，工程量少，工期短，不影响市容，使用寿命长的特点。因此在新建26万平方米的长岭花园生活小区集中空调系统管网方案设计时，经过调查研究，岳阳生活小区zui底处地面标高34m，地下水位29m，住宅集中供热管网可采用直埋敷设管道；本次设计采用的直埋保温管道是由钢管经水压试验无渗漏后，进行除锈、脱脂，再裹覆防水化学材料氰凝、憎水不燃型硬质聚氨酯保温材料和高密度耐腐蚀聚乙烯套管而成的保温管道，可在工厂集中加工，加工后运往现场组装，安装时只需将预制好的聚氨酯直埋管两端突出部分进行焊接，水压实验后无渗漏，涂上氰凝，用模具现场发泡成型；此种保温层耐温可达120℃。
　　
　　2聚氨酯直埋保温管敷设与传统砖砌地沟岩棉保温管的经济比较
　　
　　岳阳生活小区室外空调主干管全长约600m，供回水干管总计约1200m，其中Φ480×9的管线约200m，Φ426×9的管线约600m，Φ325×8的管线约400m；下面就聚氨酯保温直埋管与砖砌地沟岩棉保温管两种敷设方式在施工工艺、寿命周期费用两方面进行比较.
　　
　　2.1施工工艺比较
　　
　　2.1.1聚氨酯保温直埋管的施工工艺
　　
　　钢管试压除锈聚氨酯直埋管的制作（工厂制造）
　　
　　挖沟2.5×2m直埋管的焊接水压试验
　　
　　发泡回填土
　　
　　2.1.2砖砌地沟岩棉保温的施工工艺
　　
　　挖沟2.5×2m打混凝土垫层
　　
　　1.8×1.2m砖砌地沟钢管除锈防腐钢管焊接
　　
　　水压试验岩棉保温缠玻璃布
　　
　　刷沥青漆盖沟盖板回填土
　　
　　从以上工艺图中可看出：保温管线地沟敷设方式施工工序多，另外还有挖沟取土的运输与倾卸置放，沙石、水泥、砖块等的运输，施工涉及面广，施工场地大，施工周期长；而保温管线直埋敷设方式施工工序少，工期短。
　　
　　2.2寿命周期费用比较
　　
　　安装工程费用见表1，寿命周期费用见表2。
　　
　　安装方式设备、材料或
　　
　　费用名称数量安装工程费/万元
　　
　　（不包括人工费）主材费施工费人工费
　　
　　聚氨酯直埋管聚氨酯保温管/t144101.1693.66.561.1
　　
　　直埋土方/m3300066
　　
　　小计106.1693.612.561.1
　　
　　砖砌岩棉保温
　　
　　管焊接钢管/t10244.1539.54.650.78
　　
　　红丹漆两遍/10m23001.311.310.35
　　
　　岩棉保温/m31086.15.40.70.57
　　
　　玻璃布外保护层/10m23601.61.60.3
　　
　　沥青漆两遍/10m23002.72.71.1
　　
　　管沟2.5×2m6004040
　　
　　小计95.8644.950.963.1
　　
　　表2寿命周期费用比较（30年）万元
　　
　　名称聚氨酯保温直埋管砖砌地沟岩
　　
　　棉保温管
　　
　　安装工程费106.2695.86
　　
　　运行维护费330
　　
　　寿命周期费109.26125.86
　　
　　从表1、表2可以看出：虽然完成小区室外主管网的供暖工程，聚氨酯保温管直埋敷设比岩棉保温管管沟敷设安装工程投资费用稍高，但直埋管的热老化寿命为60年，而岩棉保温管每隔10~15年需更换一次，其运行维修费用远远高于聚氨酯保温直埋管，因此聚氨酯保温直埋管具有较高的综合效益。
　　
　　3聚氨酯保温直埋管敷设技术分析
　　
　　直埋敷设供热管道方法有三种：无补偿方式、一次性补偿方式和有补偿安装方式，因城市生活小区供热管网从经济安全方面考虑均采用温度≤120℃的热水，且聚氨酯保温直埋管耐温可达120℃，故只讨论前两种直埋方式。
　　
　　3.1无补偿直埋敷设方式
　　
　　无补偿直埋敷设即利用土壤与外套管之间的摩擦阻力固定管道。当土壤与管道的摩擦阻力之和等于或大于管道膨胀力时，管线不再伸长，即可不加补偿器，这时管道在热胀冷缩过程中所产生的位移势能，被储存在管道壁上；无补偿直埋敷设时，在管道上不用设置补偿器、滑动支架、固定支架等管道附件，管道在直管段基本处在停止状态，而在弯管、出土段等自由端所谓“摩擦长度l”范围内有位移；依据《集中供热设计手册》在交变次数15000次、热媒允许温差83℃以内其应力值不会超过许用应力。这种埋设方式适用于95℃以下的低温供热管线。岳阳生活小区集中空调水温为5℃～70℃，可采用无补偿直埋敷设方式。
　　
　　3.2一次性补偿直埋敷设方式
　　
　　这种直埋方式在管道某处设置固定支架及一次性补偿器，一次性直埋补偿器结构型式见图1。
　　
　　图1一次性直埋补偿器结构
　　
　　其工作原理是将该种产品焊管道上，拆除定位角钢,把管道加热到要求的温度，管道热伸长，波纹膨胀节补偿器被相应压缩，在此状态下将补偿器外套筒锯形搭接焊缝焊死，此后补偿器成为刚性整体，不再有补偿能力。工作中则由管道的拉伸—压缩弹性变型进行补偿。用这种办法，补偿器补偿了该段管道在设计温差下产生的变形总量的一部分，它的作用只使管路工作中拉伸—压缩的平衡点处于设计温差下变形总量的中点。使拉伸、压缩应力基本相等，起降低管路拉伸或压缩变形应力的作用。一次性补偿器适用于工作压力≤1.6MPa、工作温度≤120℃的管道，其使用寿命超过30年。
　　
　　4聚氨酯保温直埋管道施工注意事项
　　
　　（1）施工中沟槽要平整，保证槽底干燥，且需要作200mm左右厚的细砂垫层，保温管两侧及上部至少应覆盖200mm左右厚的细沙。其目的一是防止硬物损坏保温外套管，二是利用砂子的流动性，充分填充管道周围的空隙，以保证足够的摩擦力。
　　
　　（2）管道安装完毕需进行1.5倍工作压力的水压试验,待水压实验合格后方可进行接口发泡处理，要保证接口钢管表面、两侧保温端面和搭接段外壳表面的水分、油污、杂质和端面保护层去除干净；接口使用聚氨酯发泡时环境温度不应低于10℃
　　
　　（3）一次性补偿直埋管线必须要按设计要求进行预热，预热至设计温度时要保证温度的恒定，并保证到一次性补偿器施焊完毕或回填土全部完成方可降温。
　　
　　（4）管道进入建筑物、地沟时应加穿墙套管，在出土端设置固定支墩。
　　
　　（5）回填土要分层夯实。回填土的质量对于管线的安全运行非常重要，一定要给予重视。
　　
　　5结论
　　
　　长岭花园生活小区集中空调系统管网采用聚氨酯保温直埋管不仅解决了砖砌地沟岩棉保温管管道腐蚀严重、寿命周期短的问题，而且满足了小区整体规划及施工场所小、施工周期短的要求；在以后的工程中会得到更广泛的使用。