两例高温蒸汽管道直埋敷设的经验与教训(精)

全国化工热工设计技术中心站年会论文集 两例高温蒸汽管道直埋敷设的经验与教训 张国维(核工业第五研究设计院)内容摘要 本文简要介绍了同时设计的两例高温蒸汽管道直埋敷设供热管网工程，所采用的保温材料性能不同，保温结构型式不同，因而运行效果也不同。关 键 词 高温蒸汽 直埋敷设 憎水 耐煮沸 层层防水保温结构一 前言热水管道的直埋敷设技术在我国已得到了广泛的应用,其安全性、经济性已被实践证明直埋敷设技术也越来越完善。建设部近期又出台了技术规程，这标志着热水管道的直埋敷设技术已成熟。但高温蒸汽管道的直埋敷设，目前国家还无规范，虽然各地区搞了不少工程，经调查了解，总的来讲仍处于摸索阶段，其形式多样，运行效果也各异，其中发生了一些不正常的问题，如保温材料或保护层破裂，保温材料中水汽排不净，热损大、温降大、地表面温度过高。由于保温材料性能的降低引起外保护层老化等等问题，以至管网不能正常运行。但技术在不断发展，只要对设计、施工、安装的质量严格把关，还是可以得到较好的运行效果。现就两工程实例对比,其中的经验和教训值得借鉴.二 两工程概况2.1基本数据管径DN管线长Km蒸汽参数直埋架空压力MPa温度济源供热工程350、3002.91.31.2280供热工程400、3002.60.81.33002.2 时间设计时间施工周期暖管排潮试运转济源供热工程99.9完99.1-99.122000年1月中旬完2000.1.10现已正常运行供热工程99.8完99.9-2000.22000年1月至今未完2000.3现运行不正常2.3运行参数流量t/h温度温降/Km管损始端末端始端末端济源供热工程6.05.022018010.00.16供热工程28.019.024017019.00.352.4 保温材料及结构型式a原设计两工程都一样，见图1 玻 璃 钢聚 氨 酯 发 泡机制硅酸镁瓦块润滑层铝箔反射 烟 囱 漆 无 缝 钢 管 图1各材料性能如下：1.烟囱漆：耐温350，防腐2.润滑层：=0.13.机制硅酸镁瓦块：抗压强度P0.4Mpa，密度250Kg/m3 ，线收缩率0.8%，0.106W/m，耐水煮，沸腾吸水率20%4.聚氨酯泡沫：耐温150,0.03W/m，沸腾吸水率2.4%5.现场缠绕玻璃钢厚度5mm，耐温120，抗压强度P100Mpa济源供热工程,按图1层层防水的保温结构, 由一家公司进行施工 , 未改变设计要求。b.供热工程保温材料及保温结构型式未征得设计同意改为图2、图3型式 ,分别由两家公司施工。现场缠绕玻璃钢预制玻璃钢管 聚氨酯发泡聚氨酯发泡 岩棉管机制微孔硅酸钙瓦块 机制微孔硅酸钙瓦块泡沫石棉润滑层铝箔反射层 泡沫石棉润滑层铝箔反射层烟 囱 漆 烟 囱 漆无 缝 钢 管 无 缝 钢 管图2 图3图2是一家公司的保温结构型式，保温材料性能如下:1机制微孔硅酸钙瓦块：密度200Kg/m3，抗压强度P0.5Mpa，280时=0.082W/m，线收缩率0.75，无憎水率无沸腾吸水率数据。2泡沫石棉：=0.23聚氨酯泡沫；吸水率3%，=0.03W/m，耐150，无沸腾吸水率数据。4预制玻璃钢管：厚度5mm，耐温70其它性能见到有书面的材料.图3是另一家公司的保温结构型式 保温材料性能如下:1机制微孔硅酸钙瓦块: =0.0311+0.W/mK，从公式中看， 显然有误。2岩棉管：=0.031+0.W/mK 3现场缠绕玻璃钢：厚度5mm其它性能参数未见，只是口头上讲的，没有书面材料。2.5保温材料的生产济源供热工程（即图1）所用成品材料均由一家公司生产或配制，不外包，这样该公司能保证施工进度和质量，达到设计要求。 供热工程（即图2、图3中）所用材料分别由两家公司提出，由各自公司自行采购或配置或外包，因此各种材料性能未能提全，图3的公司甚至有误。无论从有关规定或从大连市建委地方规程或失败的实例看，直埋敷设的蒸汽管道都不允许采用吸水的材料作为保温材料。施工前该两家公司都声称产品由自己生产，不会外包，都用憎水性保温材料，实际上外购外包都存在，且都不憎水，因此施工进度和质量难以保证，更为不妥的是未经设计人员同意，更改了设计要求。2.6各节点的处理济源供热工程，排潮管的设置、固定支架、热桥、补偿器保温、接头的补口及密封，均按设计要求或采用该公司成熟的经验和方法，在征得设计同意后进行施工，做法简易可行，花钱不多，效果不错。 供热工程处理上述问题时，图3的公司基本上参照图2公司的，看的出实践经验少些，都比较费时、费料，也未达到预期效果。固定支架处几乎都冒气，补口反复修复后有的还冒汽。三 运行效果3.1济源供热工程由具有一定施工经验的公司负责施工，从2000年1月上旬投运至今已有一年多，直埋管保温一直较正常，温降10/Km左右，管沟地表温度接近环境温度，绿化树苗生长正常，业主较为满意，因此，该公司又进行二期工程保温工作。3.2 供热工程从2000年3月中旬试运行，排潮从2000年1月中旬至今仍未有明显改观，甚至把岩棉喷出。保温材料经长时间暖管也未烘干，长期处于蒸煮的状态下，保湿材料导热系数会不同程度地增加，聚胺酯破孔、老化，又引起只耐70的玻璃钢老化、破裂，补口质量又不理想，反而产生连锁反应，恶性循环。岩棉经水泡、蒸汽蒸煮后，体积缩小不成型，而且上部岩棉少了，下部堆积的多了，起不到保温作用，玻璃钢承受不了高温而老化、裂缝，从而使补口密封失效，地下水会很容易浸入，因此笔者认为不从要害找问题，不从根本上解决隐患，排潮永远排不完，白白浪费人力、物力。2000年3月底对供热工程1.2Km的管道进行扫描，查出共有6处管沟地表温度高达46-47，30以上有24处，个别地方达到70，当时的环境温度为14，所测地段为图2结构的地段。从现场实际看到图3结构的地段还不如图2结构的地段。到夏季当地面温度达到30-40时，管沟地表面温度普遍会超过50，这样就会形成“冬季一条白龙，夏季一条火龙”，小则三年，多则五年，整个管网将无法正常运行。该工程从投运开始存在的问题就未能解决，且越来越严重，甚至连带“病”运行都不可能了，因此业主不得不停止运行，花费大量的人力、物力，2000年下半年挖开管沟重新对全线管道进行保温大修复，全部换成钢外护层，保温材料仍采用原来的，由于施工经验不足，目前仍有不少排温管不断冒气，运行效果仍不理想。且不说以后会发生什么问题，就直接和间接经济损失就很可观，影响也不好。施工单位工程款未能如数到位，算交了学费。 四 结束语从以上两工程实例可看出，高温蒸汽管道的直埋敷设必须采用憎水性的，而且是憎热水、耐煮沸的玻璃钢应具备耐高温120的材料组成的层层防水的保温结构，这样一但某个环节出现质量问题，不至于迅速蔓延到全线整个管段。各补口的施工，不得带水、带汽操作，且必须保证有一定的固化时间，才能复土，要有严格的操作规程。文章中所介绍的两工程实例，一个工程按设计采用了较好的保温材料，层层防水的保温结构进行施工，另一个工程在未征得设计同意的情