電預(yù)熱在單根直埋無補償供熱管道中的應(yīng)用

李 妮 娜

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046024)

電預(yù)熱在單根直埋無補償供熱管道中的應(yīng)用

李 妮 娜

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046024)

就電預(yù)熱技術(shù)在單根直埋無補償供熱管道預(yù)熱中的應(yīng)用技術(shù)做了具體闡述，介紹了電預(yù)熱技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)原理及優(yōu)點，并將其與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)進(jìn)行了綜合比較，指出該技術(shù)有良好的經(jīng)濟、社會效益。

電預(yù)熱，預(yù)制直埋保溫管，伸長量，回縮量

電預(yù)熱技術(shù)屬于一種新型的預(yù)熱技術(shù)，它主要用于直埋無補償高溫供熱管道的預(yù)熱。

1 電預(yù)熱技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)原理

在預(yù)制直埋保溫管道焊接打壓后，回填夯實前,將預(yù)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(yīng)力，防止在運行過程中應(yīng)力釋放過大，造成管線的損壞。將電預(yù)熱設(shè)備與預(yù)制直埋保溫管用電纜連接，形成閉合回路，對預(yù)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(fā)熱的原理，將鋼管的溫度提至設(shè)計預(yù)熱溫度，以達(dá)到無補償預(yù)熱的目的。

2 應(yīng)用電預(yù)熱的優(yōu)點

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

3 工程簡介

潞安集團付村電廠—侯堡供熱管線現(xiàn)由于擴容及改線(部分位于采煤沉陷區(qū)，影響安全運行)，特進(jìn)行二期改造，設(shè)計管道為無補償直埋敷設(shè)。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(shè)一趟DN820×10預(yù)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(yù)制直埋保溫管，管網(wǎng)管徑為800，采用電預(yù)熱無補償設(shè)計。該工程沿線5 km，分布在農(nóng)田中，給排水及供電均不便利，使用傳統(tǒng)鍋爐預(yù)熱條件困難。共分為7個預(yù)熱段，每段預(yù)熱長度不大于1 000 m。如此長的預(yù)熱段一方面新敷設(shè)的一趟管道無法形成閉合回路，無法進(jìn)行電預(yù)熱；一方面兩趟舊管均已地埋，無法實現(xiàn)敞槽預(yù)熱；另一方面新敷設(shè)管道與原管道距離在15 m之上，沒有較長電纜無法實現(xiàn)閉合回路。針對上述情況與預(yù)熱專業(yè)廠家進(jìn)行溝通，共同探討一條適合本工程的預(yù)熱方法。

4 總體思路

針對本工程的實際情況，通過與設(shè)計單位及廠家進(jìn)行探討，制定出如下方案：由于原舊管道已經(jīng)進(jìn)行過預(yù)熱，所以應(yīng)力已經(jīng)得到釋放，運行過程中是安全的。所以主要是預(yù)熱新增設(shè)的供水管，讓其應(yīng)力得以釋放，確保日后管道運行安全。采用傳統(tǒng)鍋爐預(yù)熱，供水、排水及用電均不便利，所以放棄此種預(yù)熱方案，最終選定電預(yù)熱。通過研究決定在預(yù)熱段的前后各找出就近的一趟舊管，在此趟管與新增設(shè)的供水管間加設(shè)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(shè)的管道上焊接的接線柱進(jìn)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(shù)方案

直埋無補償管道的電預(yù)熱科學(xué)技術(shù)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(yīng)力，防止在運行過程中應(yīng)力釋放過大，造成管線的損壞。將電預(yù)熱設(shè)備與預(yù)制直埋保溫管用電纜連接，形成閉合回路，對預(yù)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(fā)熱的原理，將鋼管的溫度提至設(shè)計預(yù)熱溫度，以達(dá)到無補償預(yù)熱的目的。

1)材料準(zhǔn)備。足夠的細(xì)砂和回填土。

2)機具準(zhǔn)備。現(xiàn)場電預(yù)熱裝置主要由發(fā)電機、變壓設(shè)備和電預(yù)熱管道伸長量測量裝置組成，共兩套，預(yù)熱段兩端各一套。

3)工藝流程。將供回水管端部進(jìn)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(yù)熱設(shè)備對管道進(jìn)行加熱→加熱到預(yù)設(shè)溫度，并達(dá)到理論伸長量→對預(yù)熱管段中腔及上部200 mm進(jìn)行細(xì)砂回填→對管頂200 mm以上溝槽部分進(jìn)行細(xì)土逐層回填，逐層夯實。

4)施工工藝。

a.按照設(shè)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(yù)熱溫度、伸長量計量。參照CJJ/T 81-98城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程；電預(yù)熱設(shè)備設(shè)置預(yù)熱目標(biāo)溫度計算：

tm=0.5×(t1+t2)。

預(yù)熱管段伸長量的計算：

ΔL=α×(tm-ti)×Lpr。

c.在每個預(yù)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(yù)制直埋保溫管的絕熱層上距離管頭向內(nèi)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(yù)熱管段的鋼管上。預(yù)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(yù)熱設(shè)備。電預(yù)熱設(shè)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(yù)熱段的供水管和回水管形成回路(見圖3)。

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

h.在打開機器開關(guān)后應(yīng)記錄初始溫度。 按照電預(yù)熱施工記錄文件的要求記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

i.達(dá)到設(shè)計要求后，按設(shè)計要求進(jìn)行回填和夯實(見圖5，圖6)。

6 與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較

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

態(tài)監(jiān)管施工質(zhì)量提供可靠依據(jù)；保溫階段設(shè)備可自動動態(tài)控制，保證整個回填階段管線伸長量的穩(wěn)定，確保工程質(zhì)量；此外電預(yù)熱運用的管線較長，管道口徑較大；并且多臺設(shè)備也可以同時運用到一項工程，大大縮短預(yù)熱時間。3)與傳統(tǒng)的熱水預(yù)熱(俗稱鍋爐預(yù)熱)相比較：首先電預(yù)熱無需將供回水管道焊接，不用留置注水口及泄水口，在預(yù)熱結(jié)束后不用封堵；其次電預(yù)熱運用的管線較長，管徑較大；再次電預(yù)熱設(shè)備體積小，運輸方便；另外電預(yù)熱不用給管道內(nèi)注水排水，節(jié)約時間、節(jié)約資源、節(jié)約人工材料投入；最主要的是電預(yù)熱可動態(tài)控制記錄，多重保護(hù)增加了安全性。4)各項技術(shù)指標(biāo)(伸長量及回縮量)，國內(nèi)驗收合格率為90%，而本工程合格率達(dá)95%以上。5)由于我單位關(guān)于電預(yù)熱技術(shù)的應(yīng)用在本工程還是首例，所以許多準(zhǔn)備工作做的不是很到位，比如由于預(yù)熱時間較短，細(xì)砂準(zhǔn)備不充足，回填人員及回填壓實設(shè)備沒有及時到場，回填沒有很好的控制速度，各環(huán)節(jié)沒有銜接好，所以使得第一段預(yù)熱段的保溫時間過長，浪費資源。此外由于沒有很好的關(guān)注天氣情況，使得第二段預(yù)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(yīng)注意及時控制預(yù)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(yīng)及時到場，每步回填應(yīng)及時跟進(jìn)，各工序銜接緊密，將回填時間降至最短。此外還應(yīng)時刻關(guān)注天氣情況，避免不必要的投入。

7 應(yīng)用情況

1)本工程共7個預(yù)熱段，預(yù)熱段長度均在500 m以上1 000 m以下。2)電預(yù)熱技術(shù)與傳統(tǒng)的鍋爐預(yù)熱相比增加了預(yù)熱段的長度，縮短了預(yù)熱時間。3)提高了預(yù)熱的合格率。4)進(jìn)行工程價值分析，實現(xiàn)直接經(jīng)濟節(jié)約6.8萬余元。5)首次實現(xiàn)了單管預(yù)熱。

8 經(jīng)濟、社會效益

1)經(jīng)濟效益額的計算依據(jù)。電預(yù)熱技術(shù)在本工程應(yīng)用有2 786 m(單線)，相比于傳統(tǒng)的鍋爐預(yù)熱節(jié)約水4 374.02 t，工程用水5元/t，計4 374.02×5=21 870.1元；節(jié)約柴油5 000 L，7.8元/L，計5 000×7.8=39 000元；節(jié)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(chǎn)生經(jīng)濟效益：21 870.1+39 000+7 980=68 850.1元。經(jīng)濟效益明顯。2)社會效益。a.采用電預(yù)熱技術(shù)不用注水排水，間接的實現(xiàn)了節(jié)能和環(huán)保目標(biāo)，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(yù)熱動態(tài)控制，多重保證，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)的要求。d.隨著電預(yù)熱技術(shù)的提高和進(jìn)步，電預(yù)熱的應(yīng)用面不斷擴大，經(jīng)濟和社會效果將會越來越明顯。e.首次實現(xiàn)單管預(yù)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