供熱直埋管道技術研究

摘 要:本文主要闡述供熱直埋保溫管的發展歷史，結構，性能，直埋保溫管與地溝敷設的對比，以及供熱直埋管道的絕熱保溫技術。

關鍵詞:供熱直埋管發展絕熱保溫研究

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0007-01

1 直埋敷設技術概述

直埋敷設是將管道直接埋設在土壤里的敷設方式。在熱水供熱管網中，無溝敷設在國內外已得到廣泛應用。

1.1 直埋管道的結構特點

供熱管道直埋結構由供熱管道、保溫層和保護外殼三部分緊密結合在一起，形成整體式的預制保溫管結構，也稱“管中管”。保溫層材料多采用硬質聚氨酯泡沫塑料，其優點是密度小、導熱系數低、保溫性能好、吸水性小、機械強度較高。缺點是耐熱溫度不高。根據現行《高密度聚乙烯外護管聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管》(CJ/T114-2000)的要求:密度為60～80kg/m3，熱導率λ≤0.027W/(m·℃)，抗壓強度p≥200kPa，吸水性g≤0.3kg/m2，耐熱溫度不超過120℃。保護外殼多采用高密度聚乙烯硬質塑料管，其特點是力學性能較高，耐磨損，抗沖擊性能較好，化學穩定性好，具有良好的耐腐蝕性和抗老化性能，可焊接且便于施工。根據國家標準:高密度聚乙烯外殼的密度≥9400kg/m3，抗拉強度≥20MPa，斷裂伸長率≥350%。另外，玻璃鋼也是一種常見的管中管保護外殼，其優點是抗壓強度較高，耐蝕性能好，造價低，缺點是抗老化性能不如高密度聚乙烯。

1.2 有補償直埋敷設

有補償直埋敷設分為有固定點和無固定點兩種方式。當管道溫度過高或難以找到熱源預熱或不適于大面積敞開預熱時，則可采用有補償直埋方式。

1.2.1 有固定點直埋敷設

在補償器兩側設置固定點，補償器到固定點的間距不得超過管道最大安裝長度，固定點所承受的水平推力為土壤對管道保護層的摩擦力。設計時，要考慮到由于土壤條件變化而造成的摩擦系數的變化。施工時，還要特別注意確保設計計算的熱膨脹位移在運行時能夠實現，在管網中采用固定支架來控制膨脹位移。

1.2.2 無固定點直埋敷設

對于無固定點有補償的直埋敷設，首先應在管網平面布置及縱剖面上校核兩個直管段是否超過最大安裝長度Lmax的2倍。若L≤2Lmax，則需校核直管段兩自由末端的自然彎管是否能吸收掉直管段的實際熱伸長量;如果直管段長度L>2Lmax，則還需在L管段上設置補償器，直到所有不帶任何補償器的直管段長度均不超過2Lmax為止。另外，只有在管段兩端同為同一類型補償器或補償段時，直管上才可不設固定墩。有補償直埋附設可以及時回填管槽，且運行安全，因此，被廣泛應用于高溫熱水管網的地下敷設。采用有補償直埋敷設的方法，宜選用“L”型、“乙”型、方形補償器，并在這些補償器部位做局部管溝;也可選用波紋補償器、套管補償器，將其置于檢查井內，以便于檢修。

例如，施工段地處鬧市區，地下各種管線縱橫錯亂，供熱管網室外主干線全部采用直埋敷設，兼顧了社會效益和環境效益。同時，熱水管道熱補償選用了“Ω”型1.0MPa級直埋型波紋管補償器，直管段不設固定墩，為無固定點直埋敷設。熱水管道保溫采用聚氨酯保溫，外殼首次采用5mm厚高密度聚乙烯硬質塑料管保護。據廠家試驗，氰聚塑保溫管的使用壽命在15年以上，“管中管”保溫管的使用壽命是35年～50年。

2 供熱直埋保溫管的結構和性能

預制直埋保溫管由鋼管、保溫層和保護層3部分組成。

2.1 鋼管

鋼管是輸送熱媒的管道，采用無縫鋼管或焊接鋼管。

2.2 保溫層

保溫層采用硬質聚氨酯泡沫，防水防腐，抗壓強度也高，吸水率很低，是熱力管道的最優良保溫材料。

2.3 保護層

保護層是在保溫層外面的套管，用以防止地下水的浸蝕。它采用高密度聚乙烯制成，其表面硬度大，抗壓、抗拉和抗沖擊強度都較大，不透水，耐酸、耐堿、耐腐蝕性能好。

預制直埋保溫管是一種整體性結構，它將鋼管、防腐層、保溫層和保護層緊密地連接在一起，因而保溫防腐性能優良，使用壽命長，是一種很好的熱力保溫管。

3 供熱直埋保溫管與地溝敷設的對比

3.1 防水耐腐蝕，使用年限長

管道腐蝕主要是因地下水浸入管道表面引起的。在我國由于地溝施工質量的問題，都不同程度地存在滲漏。預制保溫管的結構除了達到保溫功能以外，還能滿足防水、耐腐蝕和承受直埋應力的要求。現國內普遍采用的預制保溫管都能達到上述要求。

3.2 預制直埋保溫管的費用與施工周期

預制直埋保溫管的材料成本和加工費用是比較高的，而直埋敷設可省去砌筑地溝及大量的拆遷費用，特別是在城市道路中，地下管網較多，沒有更多的地方可占用，因此在城市中使用直埋敷設更加有益。據統計，直埋供熱管道的土方開挖量要比地溝的土方減少50%土建砌筑，混凝土量減少約90%，因此施工周期可大大縮短。施工周期的縮短，對于城市的道路施工更為有利，因為道路的開挖會影響城市道路，妨礙城市居民的生活和工作。

4 供熱直埋管道的絕熱保溫技術

4.1 直埋管道的絕熱保溫結構

4.1.1 對直埋管道及絕熱材料的要求

對直埋管道絕熱材料，除了類似于地面設備、管道對絕熱材料的常規要求外，對絕熱材料的防水性、強度及整體性有更嚴格的要求。

(1)要有一定的強度，能承受覆蓋土壤及其頂面可能出現的靜、動荷載。

(2)要嚴密無縫，有可靠的防水、防腐性能，保證管道長期運行安全可靠。

(3)地下絕熱安裝作業比較困難，要求便于預制和安裝。

4.1.2 直埋管絕熱結構的形式

(1)輸送中低溫介質的管道。輸送常溫至150℃介質的管道，一般采用泡沫塑料做絕熱層。低于100℃多采用聚氰脲酸酯硬質泡沫;100～150℃都用耐高溫的硬質泡沫塑料。外保護層均采用有機材料，如高密度聚乙烯、環氧樹脂或不飽和聚酯玻璃鋼等。為防止鋼管腐蝕，有時在鋼管表面設一層防腐層，防腐層普遍采用有機防腐涂層，也有用高密度聚乙烯防腐層。這樣管道外為防腐層、絕熱層、外護層3層結構。

(2)輸送高溫介質的管道。有機絕熱材料具有導熱系數低，吸水率小，比壓強度高等優點，是直埋管道絕熱的理想材料，但一般耐溫較低(不超過150℃)不能直接用于高溫管道絕熱。無機絕熱材料則具有耐高溫的優點，但吸水率大。如將這類材料的優點結合起來，組成無機-有機復合絕熱結構，則可以獲得耐溫高，絕熱效率高和防水的理想效果。

4.2 發展中不斷采用新技術

采用真空系統，直埋蒸汽管道采用抽真空系統，能使管道表面熱損失降低和表面溫度降低。建立在線產品檢測裝置及管道泄漏報警系統。生產直埋管道時，應配備在線檢測聚氨酯泡沫保溫層密度均勻性的測試裝置;同時建立整個管網系統監測報警系統，對整個管網進行實時監測，使任何原因造成的泄漏能及時發現，并可準確定位，以便維修工作的順利進行，確保熱網安全經濟運行。

參考文獻

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