電預熱在單根直埋無補償供熱管道中的應用

李 妮 娜

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046024)

電預熱在單根直埋無補償供熱管道中的應用

李 妮 娜

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046024)

就電預熱技術在單根直埋無補償供熱管道預熱中的應用技術做了具體闡述，介紹了電預熱技術應用的技術原理及優點，并將其與當前國內外同類研究、同類技術進行了綜合比較，指出該技術有良好的經濟、社會效益。

電預熱，預制直埋保溫管，伸長量，回縮量

電預熱技術屬于一種新型的預熱技術，它主要用于直埋無補償高溫供熱管道的預熱。

1 電預熱技術的應用技術原理

在預制直埋保溫管道焊接打壓后，回填夯實前,將預制直埋保溫管道溫度升高到管道運行時與常溫時的中間溫度，提前釋放一部分管道應力，防止在運行過程中應力釋放過大，造成管線的損壞。將電預熱設備與預制直埋保溫管用電纜連接，形成閉合回路，對預熱管段施加較低電壓以及較大電流的電能，利用母材自身電阻發熱的原理，將鋼管的溫度提至設計預熱溫度，以達到無補償預熱的目的。

2 應用電預熱的優點

電預熱設備功率大、體積小、安裝簡便、易操作；設備啟動后，自動監控，無需專人看管，可采用聯動裝置自動斷電，確保施工安全；同時可以動態掌握預熱段溫度變化，打印功能為動態監管施工質量提供可靠依據；保溫階段設備可自動動態控制，保證整個回填階段管線伸長量的穩定，確保工程質量；此外電預熱運用的管線較長，管道口徑較大；并且多臺設備也可以同時運用到一項工程，大大縮短預熱時間。

3 工程簡介

潞安集團付村電廠—侯堡供熱管線現由于擴容及改線(部分位于采煤沉陷區，影響安全運行)，特進行二期改造，設計管道為無補償直埋敷設。將原兩趟DN630×10的管道(供回水)作為今后運行的回水管，新增設一趟DN820×10預制直埋保溫管作為日后的供水管。管道采用耐高溫聚氨酯保溫(耐溫140 ℃)，外部高密度聚乙烯預制直埋保溫管，管網管徑為800，采用電預熱無補償設計。該工程沿線5 km，分布在農田中，給排水及供電均不便利，使用傳統鍋爐預熱條件困難。共分為7個預熱段，每段預熱長度不大于1 000 m。如此長的預熱段一方面新敷設的一趟管道無法形成閉合回路，無法進行電預熱；一方面兩趟舊管均已地埋，無法實現敞槽預熱；另一方面新敷設管道與原管道距離在15 m之上，沒有較長電纜無法實現閉合回路。針對上述情況與預熱專業廠家進行溝通，共同探討一條適合本工程的預熱方法。

4 總體思路

針對本工程的實際情況，通過與設計單位及廠家進行探討，制定出如下方案：由于原舊管道已經進行過預熱，所以應力已經得到釋放，運行過程中是安全的。所以主要是預熱新增設的供水管，讓其應力得以釋放，確保日后管道運行安全。采用傳統鍋爐預熱，供水、排水及用電均不便利，所以放棄此種預熱方案，最終選定電預熱。通過研究決定在預熱段的前后各找出就近的一趟舊管，在此趟管與新增設的供水管間加設一根鋼管，然后將鋼管的兩端焊接接線柱，通過電纜與原舊管及新增設的管道上焊接的接線柱進行連接，從而解決閉合回路及電纜長度不足的問題。具體做法如圖1所示。

5 技術方案

直埋無補償管道的電預熱科學技術原理：在管道焊接打壓回填前,將管道溫度升高到管道運行時與常溫時的中間溫度，提前釋放一部分管道應力，防止在運行過程中應力釋放過大，造成管線的損壞。將電預熱設備與預制直埋保溫管用電纜連接，形成閉合回路，對預熱管段施加較低電壓以及較大電流的電能，利用母材自身電阻發熱的原理，將鋼管的溫度提至設計預熱溫度，以達到無補償預熱的目的。

1)材料準備。足夠的細砂和回填土。

2)機具準備。現場電預熱裝置主要由發電機、變壓設備和電預熱管道伸長量測量裝置組成，共兩套，預熱段兩端各一套。

3)工藝流程。將供回水管端部進行封堵→將供回水管用電纜連接起來形成一個回路→開動電預熱設備對管道進行加熱→加熱到預設溫度，并達到理論伸長量→對預熱管段中腔及上部200 mm進行細砂回填→對管頂200 mm以上溝槽部分進行細土逐層回填，逐層夯實。

4)施工工藝。

a.按照設計圖紙要求采用中粗砂回填溝槽(見圖2)，回填的高度不超過管道外徑的3/4。彎頭處局部不回填。

b.預熱溫度、伸長量計量。參照CJJ/T 81-98城鎮直埋供熱管道工程技術規程；電預熱設備設置預熱目標溫度計算：

tm=0.5×(t1+t2)。

預熱管段伸長量的計算：

ΔL=α×(tm-ti)×Lpr。

c.在每個預熱段的端口處焊接8個螺栓，每個螺栓相距100 mm以便電纜安裝，螺栓必須滿焊，不允許有虛焊處。

d.安裝溫度傳感器。在預制直埋保溫管的絕熱層上距離管頭向內12 m的位置處開一個洞以安裝傳感器，必須將傳感器探頭緊密貼合固定在預熱管段的鋼管上。預熱段供水及回水管道端頭必須用塑料管帽封堵。

e.安裝電預熱設備。電預熱設備必須放在干燥、防雨、安全的地方，并用柵欄圍起來避免非施工人員操作。

f.用電纜將電預熱段的供水管和回水管形成回路(見圖3)。

g.在預熱管段兩端分別安裝一個長度測量裝置，用來測量預熱管段的實際伸長量(見圖4)。

h.在打開機器開關后應記錄初始溫度。 按照電預熱施工記錄文件的要求記錄相關數據。

i.達到設計要求后，按設計要求進行回填和夯實(見圖5，圖6)。

6 與當前國內外同類研究、同類技術的綜合比較

1)本工程成功的運用了電預熱技術對直埋無補償單趟管道進行預熱。2)電預熱設備功率大、體積小、安裝簡便、易操作；設備啟動后，自動監控，無需專人看管，可采用聯動裝置自動斷電，確保施工安全；同時可以動態掌握預熱段溫度變化，打印功能為動

態監管施工質量提供可靠依據；保溫階段設備可自動動態控制，保證整個回填階段管線伸長量的穩定，確保工程質量；此外電預熱運用的管線較長，管道口徑較大；并且多臺設備也可以同時運用到一項工程，大大縮短預熱時間。3)與傳統的熱水預熱(俗稱鍋爐預熱)相比較：首先電預熱無需將供回水管道焊接，不用留置注水口及泄水口，在預熱結束后不用封堵；其次電預熱運用的管線較長，管徑較大；再次電預熱設備體積小，運輸方便；另外電預熱不用給管道內注水排水，節約時間、節約資源、節約人工材料投入；最主要的是電預熱可動態控制記錄，多重保護增加了安全性。4)各項技術指標(伸長量及回縮量)，國內驗收合格率為90%，而本工程合格率達95%以上。5)由于我單位關于電預熱技術的應用在本工程還是首例，所以許多準備工作做的不是很到位，比如由于預熱時間較短，細砂準備不充足，回填人員及回填壓實設備沒有及時到場，回填沒有很好的控制速度，各環節沒有銜接好，所以使得第一段預熱段的保溫時間過長，浪費資源。此外由于沒有很好的關注天氣情況，使得第二段預熱在開機后2 h由于大雨被叫停，浪費人力物力。6)施工中應注意及時控制預熱溫度及伸長值，提前備好回填材料，回填機械及壓實機械應及時到場，每步回填應及時跟進，各工序銜接緊密，將回填時間降至最短。此外還應時刻關注天氣情況，避免不必要的投入。

7 應用情況

1)本工程共7個預熱段，預熱段長度均在500 m以上1 000 m以下。2)電預熱技術與傳統的鍋爐預熱相比增加了預熱段的長度，縮短了預熱時間。3)提高了預熱的合格率。4)進行工程價值分析，實現直接經濟節約6.8萬余元。5)首次實現了單管預熱。

8 經濟、社會效益

1)經濟效益額的計算依據。電預熱技術在本工程應用有2 786 m(單線)，相比于傳統的鍋爐預熱節約水4 374.02 t，工程用水5元/t，計4 374.02×5=21 870.1元；節約柴油5 000 L，7.8元/L，計5 000×7.8=39 000元；節約注水排水投入的人工140工日，人工工資為57元/工日，計140×57=7 980元；產生經濟效益：21 870.1+39 000+7 980=68 850.1元。經濟效益明顯。2)社會效益。a.采用電預熱技術不用注水排水，間接的實現了節能和環保目標，具有良好的社會效益。b.解決了野外施工無水源電源的問題。c.由于電預熱動態控制，多重保證，實現了安全生產的要求。d.隨著電預熱技術的提高和進步，電預熱的應用面不斷擴大，經濟和社會效果將會越來越明顯。e.首次實現單管預熱。

The application of electric preheating insingle directly buried heating pipeline without compensation

LI Ni-na

(ShanxiLu’anEngineeringLimitedCompany,Changzhi046024,China)

Made specific elaboration on the application technology of electric preheating technology in single directly buried heating pipeline without compensation, introduced the technical principles and advantages of electric preheating technology application, compared its application to similar studies, similar techniques in current domestic and foreign, pointed out that the technology had good economic and social benefits.

electric preheating, prefabricated directly buried insulating pipe, elongation, retraction

2014-07-14

李妮娜(1984- )，女，工程師

1009-6825(2014)27-0131-02

TU833

A