浅议蒸汽管道直埋敷设中的几个要点

 摘要：根据目前高温蒸汽直埋管道在城市集中供热的应用情况，文中阐述分析了高温蒸汽直埋管道的结构形式、保温结构、排潮管的作用及疏水器的安装要点。 

　　关键词：高温蒸汽直埋管道 保温结构 外保护结构 

　　经过多年的发展，热水管道直埋敷设技术在我国已得到广泛的应用,其经济性、安全性已被实践证明直埋敷设技术已趋于成熟。但近年来，因我国大气污染日趋严重，人们要求保护环境、净化空气的呼声日益高涨，而造成此种现象的主要原因是城市中小燃煤锅炉排放的粉尘及有害气体所致。目前，我国正逐步取缔城市中的燃煤中小锅炉，大力提倡发展集中供热。随着我国国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，人们对环境及城市景观要求越来越高的情况下，已逐步在城市热网中取代传统的蒸汽管道架空敷设方式而采用高温蒸汽管道直埋敷设方式。蒸汽管道直埋同热水管道直埋原理相同，与地沟敷设和架空敷设这两种方式相比具有多方面的社会与经济优势。如：占地少、市容美观性增强；施工方便快捷、节约工期、减少建材用量和土建费用；社会环境效益好、工程造价低、保温效果好、热损耗低，节约能源、使用寿命长、维护费用低等特点。但蒸汽管道直埋技术比热水管道直埋敷设技术难度较大，有待于进一步完善。 

　　1 高温蒸汽直埋管道的结构形式 

　　高温蒸汽管道的直埋敷设技术，目前国家尚无出台相应规范。近年来，经过我国广大工程技术人员在工程施工过程中不断摸索和实践，从直埋蒸汽管道的基础理论和基本构造研究，在实践中开发出来了不同结构、性能各异的直埋管道产品，如：塑套钢、钢套钢、钢塑复合；内固定、外固定、内外固定；内滑动、外滑动、导管滑动等；而目前比较成熟的技术可归纳为以下三种形式： 

　　1.1 内滑动外固定。即工作钢管与保温结构脱开，工作钢管受热膨胀时，钢管运动，发生位移而保温结构层与外套管成一整体结构，不发生运动。 

　　1.2 内滑动内固定。即固定端处将工作钢管固定在外套管上，不用钢筋混凝土结构固定。 

　　1.3 外滑动内固定。即保温材料和工作钢管紧密结合，捆绑成一个整体，保温结构和工作钢管在管道热膨胀时同时运动。 

　　2 高温蒸汽直埋管道的保温结构（保温层） 

　　直埋蒸汽管道的保温结构是技术部分中比较重要的一个环节，保温效果是高温蒸汽管道直埋的主要指标，而其保温效果的好坏最终取决于保温结构。如保温材料不耐水煮沸，进入保温层被蒸汽加热到沸腾后，将沿管道迅速蔓延，造成无机保温层材料热软化和有机保温层材料聚氨酯破孔软化，从而会引起大范围的保温材料破坏，导热系数急剧增加，保温性能急剧破坏，严重时地面会出现冒汽现象。由此可知，保温材料的防水性能及耐煮沸对高温蒸汽管道直埋敷设的安全性和可靠性有较大的影响，是保证蒸汽管道安全工作的关键所在。因此，在蒸汽管道直埋敷设中对保温材料的选择上应注意选择耐煮沸及防水性能较好的材料。 

　　为了保证高温蒸汽直埋管道在运行中的安全性，保温结构一般采用复合保温结构。内滑动的复合保温结构从里到外依次为：工作钢管、高温防锈层、无机润滑层、空气层、无机隔热层、高温金属反射层、有机保温层、防水防腐外护层。在这种保温复合结构中，耐高温的无机隔热层将其表面温度控制在外层有机保温材料允许的安全温度以下（150℃），无机润滑层和空气层减少了钢管在热胀冷缩时的摩擦力，防水防腐的外保护层通常是耐腐蚀、耐压强度高的玻璃钢或钢套管。外滑动式的保温结构，从里到外依次是：工作钢管、高温防锈层、无机保温层、空气层、防水防腐外护层。防水防腐的外护层一般是钢套管。 

　　3 高温蒸汽管道排潮管的作用及安装 

　　高温蒸汽直埋管道的保温层应设置排潮装置，排潮管是直埋蒸汽管道不可缺少的一个组成部分。因保温管在生产、运输及安装过程中，尤其是赶上雨季施工，不可避免地含有或者会吸收一些潮气甚至少量水分，这些潮气或水分在管道运行时经管内蒸汽加热就会在保温层间形成蒸汽，如不及时排除，会使保温层间压力升高，很容易发生爆管事故。因此对于不抽真空的保温结构，必须设置排潮管。排潮管的设置不仅在启动运行阶段发挥重大作用，而且在正常运行中的作用也不可忽视，因为正常运行时可以通过排潮管的排潮量大小判断管道是否泄漏。通常情况下，管道供应厂家把排潮管设于固定墩上，一个固定墩上设置一个排潮口，在安装过程中将固定墩的排潮口设于固定墩卡板的同一侧，以确保每一段管道都能有效排潮。并将排潮口引出地面，至行人、车辆无障碍处，以防影响交通或潮气烫伤行人，同时还应考虑排潮管的防灌（雨）水措施。 

　　4 疏水装置的安装 

　　为保证高温蒸汽直埋管道运行的安全，高温蒸汽直埋管道应设置疏排水，一般情况下直管段每150~200m范围内应设置疏排水装置，管道最低点应设置疏水装置。蒸汽直埋管道疏排水通常采用上排水方式，依靠管道内的蒸汽压力将凝结水排出。通常整套疏水装置设于阀门井内，阀门井设置在便于操作及检修的地方，阀门井盖应加锁。阀门井井壁宜高于地面50~100mm，防止雨水进入。为了防止疏水管根部焊口产生的剪切力造成破坏，宜将疏水管尽量靠近固定墩安装。排水管应引至副井中冷却后排入雨水系统，如场地限制不能砌筑副井的，可以将出水管就近引至雨污水井内排出。 

　　5 外保护结构 

　　目前，在国内高温蒸汽直埋敷设管道上采用的外保护结构形式主要有三种：高密度聚氯乙烯管外护、玻璃钢外护及钢套管外护。 

　　5.1 高密度聚氯乙烯管外保护。由于高密度聚氯乙烯管耐温较低，对温度十分敏感，其强度随温度变化大，有资料讲当其80℃时强度仅为常温25℃时的15%，线膨胀系数大，随温度变化会造成自身开裂，使整个保温层防水失效。因此，不宜应用到高温蒸汽直埋敷设的管道上，但在热水直埋供热管道上应用较为普遍。 

　　5.2 钢套管外保护。主要是外滑动的保温结构（保温层与工作钢管一起相对于外护钢管做同步位移，工作钢管承受的摩擦力基本上不受土壤压力的影响）应用较多。 

　　5.3 玻璃钢外保护。主要是在内滑动保温结构（工作钢管相对于保护层和保温材料发生位移，工作钢管承受的摩擦力要受到土壤压力的影响）中应用较多。钢套管的防腐问题较为重要。首先，钢套管外护层一般防腐用环氧煤沥清刷涂，由于与土壤反复摩擦，不久就失去防腐能力，造成外护钢管腐蚀破洞。再者，管系中所有的三通、弯头、固定支座、补偿器及管件全部都装在钢套内，并和工作钢管焊在一起，再加上外套钢管大量焊接，焊接焊口数量极大，且不能X探伤检查质量。单凭焊工的责任心是难以保证不出问题的，若有管件及某一处焊缝出问题或某焊口经过一段时间腐蚀出问题，不是内部介质就是外部地下水就会乘虚而入进入内外钢管之间，造成整体管道保温失效。钢外套外护型结构散热也大。其保温层2-4米就要做夹环支撑，此处保温材料导热系数明显大于不做夹环处，沿管道形成数量很大的热桥泄温点，对外钢管传导大量的热量，会加剧外钢管的腐蚀速度，降低管系的使用寿命。玻璃钢外保护由于耐温能力强、防水防腐性能好、强度高便于施工，是外护层的理想材料。但由于玻璃钢外护层没有标准规定，而每个玻璃钢厂家的制作工艺不同，差异较大，做出的玻璃钢质量悬殊太大，因此玻璃钢的质量难以保证。 

　　总之，根据工程的实际需要，选择适当的保温层结构，如防腐措施未过关的情况下，建议优先考虑选用玻璃钢外护层结构。 

　　6 结束语 

　　通过以上对高温蒸汽直埋管道敷设中几个主要关键技术的探讨，说明高温蒸汽直埋管道技术较复杂，需要我们共同努力、不断摸索、不断总结提高，以使高温蒸汽直埋管道技术趋于完善、成熟。 

　　参考文献： 

　　[1]动力管道设计手册编写组.动力管道设计手册[M].北京，机械工业出版社，2006． 

　　[2]李善化，康慧，李静海等.集中供热设计手册[M].北京，中国电力出版社．