分析直埋敷設蒸汽管道的保溫節能工藝

王志良（南京蘇夏工程設計有限公司,南京　210036）

分析直埋敷設蒸汽管道的保溫節能工藝

王志良
（南京蘇夏工程設計有限公司,南京210036）

摘要：隨著我國經濟的持續增長，各種能源的消耗需求也就更大，尤其是熱動力方面，隨著直埋敷設蒸汽管道技術的發展，我國越來越多企業將其應用到生產當中，不過由于這種管道供熱介質溫度較高，因此其對保溫效能要求更嚴格。因此，本文將對直埋敷設蒸汽管道中節點處理、補償保溫等問題進行分析，進一步探討其保溫節能工藝。

關鍵詞：直埋敷設；蒸汽管道；保溫節能

1　保溫層厚度計算方法

直埋蒸汽管道敷設的首要任務就是解決管材及管道保溫的問題。尤其是蒸汽管道在120℃以上的，需采用無縫鋼管管材為佳，通常管道保溫材料采用復合保溫材料效果更好，即有機結合的聚氨脂泡沫塑料及巖棉材料。不過此種材質內部結構為纖維狀，相互連通著孔隙存在較高吸水率，但凡遇上水其保溫性能便達不到最佳，因此可設為靠近管道的第一層保溫層材料。此外，低吸水率高閉孔率是聚氨脂泡沫塑料的優勢，其防水性能極高是最適合直埋蒸汽管道的材料，但介于此種材質耐溫效果不佳，最高僅達到120℃，所以在靠近巖棉管殼外側第二層保溫層設為保溫材料為宜。從而方能實現二者互補性能優勢，通力發揮各自的保溫作用。由于聚氨酯泡沫塑料強度不足，還需為其設置保護層，可在外設置聚氯乙烯塑料以2㎜厚為佳。此外，為大幅度提高加快施工質量的進程，需在工廠內將復合保溫層和無縫鋼管組合成一體。

考慮到直埋蒸汽管道內蒸汽溫度各異，在設計直埋蒸汽管道時，要注意聚氨脂保溫層和巖棉保溫層厚度的計算。以圖1所示。

圖1　保溫結構圖

在公式2、3的計算中需要先確定兩個量即t2、t3，但介于120℃是氨酯保溫層最高耐熱溫度，所以可初步確定100℃=t2，35-40℃為t3，不計忽略鋼管管壁與保護層熱阻，保溫層厚度按公式2、3便可求出。以規格為D325×8的管道為例，且直埋熱力管道蒸汽溫度為180℃，計算該管道復合保溫管的保溫層厚度如下所示：

表1　保溫層厚度與管徑、蒸汽溫度的關系

2　直埋敷設蒸汽管道的保溫節能工藝

（1）保溫要求。由于直埋敷設蒸汽管道有輸送高溫蒸汽和直埋敷設要求，所以有這幾點保溫要求：1）必須隔絕鋼管和保溫材料，在設計時要考慮保溫材料要使用不同材質的；2）除對保溫材料要求的基本直埋管道要求外，還要求有極高的防水防漏功能，以便管道大幅度提高其安全性和運行的可靠性；（2）保溫材料性能的要求。1）選擇憎水性吸水率小的材料制作無機保溫層，但由于管道導熱系數和抗壓強度一低一高，所以采用憎水巖棉和玻璃棉這兩種材料最佳；2）因有機保溫層必須進行整體鑄造，以防止出現焊縫現象，促進無機保溫層和外保護管相互銜接，所以，該保溫層最佳采用材料為憎水聚氨酯泡沫塑料；3）為確保整體防水性能和保溫性能顯著性的提高，最好采用鋼套鋼結構的外套管，且采用多層防腐結構做管道防腐層，可實現防腐節能效果；（3）保溫層厚度計算依據。計算直埋蒸汽管道保溫層厚度的經濟性算法并非常規算法，其計算應當基于管道及土壤傳熱性計算。通過分析直埋蒸汽管道傳熱機理，發現影響保溫厚度計算的因素有這幾點：土壤不同的性質；直埋敷設管道的深度；各種鋼管的規格直徑；各類保溫材料的效果和性能；以及傳輸蒸汽時最高的蒸汽溫度。

3　總結

綜上所述，直埋蒸汽管道要想實現更好保溫節能的效果，首先是要計算保溫層厚度，以最佳的厚度保證管道散熱損失降到最低，其次便是選擇合適的材料和保溫類型，從而達到保溫節能的效果。但現階段我國還不具備完善成熟的保溫節能工藝，所以還需要更多相關人士進行深入的研究探析。