長輸熱網架空熱水供熱管道保溫技術

石光輝

(太原市熱力集團有限責任公司， 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往往涉及復雜地形，必須以多種安裝方式予以應對，而且對供熱管道的熱損失控制提出更高要求。本文結合太古長輸供熱工程，對架空熱水供熱管道保溫技術進行探討。

2 架空熱水供熱管道保溫技術

① 保溫管

用于直埋安裝的預制保溫管，因高密度聚乙烯外護管抗紫外線輻射能力差，無法在架空安裝中應用。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，在保溫層外進行兩布三油施工。缺點是需現場制作，不僅耗費時間，而且耐候性差。與采用兩布三油施工工藝相比，外護管采用鍍鋅鋼管(由螺旋咬口工藝制備)的預制保溫管(以下簡稱鍍鋅鋼管外護預制保溫管)具有耐腐蝕、抗紫外線輻射、抗氧化、熱導率低、重量適中、美觀等優(yōu)點。

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

圖1 鍍鋅鋼管外護預制保溫管的外形

② 滑動支架

架空熱水供熱管道支架產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支架、導向支架數量約占支架總數的90%，因此控制滑動支架、導向支架的熱損失成為控制熱損失的關鍵。

絕熱支架分為穿靴式、隔斷式、復合式[2]。穿靴式絕熱支架基本原理是給支架安裝1個保溫套，隔斷支架與環(huán)境、地面基礎的接觸，實現隔熱保溫。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，下部連接支架滑動底板，中部為高強度隔熱材料。上下兩部分為鋼質結構，可分別通過螺栓或者鉚釘與中部的高強度隔熱材料連接。復合式絕熱支架是穿靴式絕熱支架與隔斷式絕熱支架的結合，內部采用隔斷式結構，外部再包覆保溫套。

該工程采用類似隔斷式絕熱支架的結構，主要裝置為預埋件、箱型管托、滑動底板(鑲嵌聚四氟乙烯滑塊)，絕熱支架結構見圖2，預埋件、箱型管托的軸測圖見圖3。預埋件與工作鋼管的焊接在工廠內完成，完成后進行整體發(fā)泡。完成發(fā)泡后的含預埋件的鍍鋅鋼管外護預制保溫管(預埋件與箱型管托的連接位置預留螺栓)，在現場與箱型管托進行螺栓連接，最后將箱型管托安裝在滑動底板上。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，滑動底板鑲嵌聚四氟乙烯滑塊，有效降低摩擦力。預埋件與工作鋼管一體化設計，避免了現場制作支架時破壞外護管、保溫層的問題，保證了滑動支架的整體保溫效果，縮短了工期。

圖2 絕熱支架結構

圖3 預埋件、箱型管托的軸測圖

③ 固定支架

雖然固定支架的數量比滑動支架少，但固定支架承受巨大推力，受結構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，具體結構見圖4。工作鋼管與外護鋼管(外護鋼管外直徑與鍍鋅鋼管外護預制保溫管外護管外直徑一致，壁厚為20 mm)之間的肋板在工廠內焊接完成，在施工現場將外護鋼管與管外肋板、管外肋板與支架焊接完畢后，在工作鋼管與外護鋼管間進行發(fā)泡保溫處理。隧道內現場安裝情況見圖5。

圖4 固定支架結構

圖5 固定支架現場安裝情況

④ 其他節(jié)點保溫控制

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

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

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組數據，并取日平均值。由表1可知，滑動支架、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