電預熱技術在大唐戶縣第二熱電廠熱力管網中的應用

趙重珂

摘 要：電預熱技術是當前國內外廣泛采用的一種熱水直埋管道施工技術。論文對電預熱技術在大唐戶縣第二熱電廠熱力管網中的應用進行了分析，驗證了電預熱技術在熱力管網施工中的優勢，同時說明了電預熱技術在熱力管網施工中需要主義的一些問題，對電預熱技術在熱力管網施工中的應用具有一定的參考價值。

關鍵詞：電預熱技術；熱力管網；應用；優勢；注意問題

中圖分類號：TK313 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0118-02

1 直埋管道安裝方式及特點

直埋管道的安裝方式包括無補償安裝、有補償安裝以及預熱安裝三種方式[1]。

1.1 無補償安裝

采用無補償技術進行安裝的管道在施工的同時就能夠直接進行回填，整體焊接管道時的溫度與回填時的環境溫度相同，在管網中最大限度地減少甚至完全取消補償器以及固定支架。但是由于管網運行過程中會形成較大的溫差，會導致管道中的錨固段的軸向應力增加，因此如有必要需要對管道進行強化處理。

1.2 有補償安裝

采用有補償安裝的管網，通過補償器吸收管道運行過程中產生的膨脹變形，管道中的軸向應力非常小。但是由于管網安裝過程中需要大量應用補償器和固定支架，會導致管網整體施工成本大幅度上升（見圖1）。

1.3 預熱安裝

預熱安裝是介于前面兩種安裝方式之間的一種安裝方式，管溝在回填之前，管道的一半膨脹變形已經提前釋放，管道的軸向應力降到無補償安裝的一半左右，基本上不需要補償器和固定支架，管網的安全性和施工成本得到了較大幅度的提升。

通過上面對無補償安裝、有補償安裝和預熱安裝三種技術的簡單分析可以看出，如果考慮到管網長期運行的安全性和穩定性，預熱安裝是最佳的管道直埋敷設方式。預熱安裝技術在管網設計溫度大于140℃、管路直徑較大的管道敷設施工中的優勢表現的尤為明顯[2]。

2 電預熱技術基本原理

采用電預熱技術進行管道預熱時，主要時通過電預熱專用設備向需要預熱的管道提供一個低電壓、高電流的電能，將供回水管道作為電阻通過電纜進行連接，從而與電預熱專用設備形成一個回路，在通電之后將鋼管溫度加熱到設計預熱溫度。預熱設備輸出的電壓值不高于60V，輸出的電流根據管道的材料進行選擇，通常在3000A～5000A之間[3]。

相對于其它的預熱方式而言，電預熱技術具有以下幾個方面的明顯優勢：

（1）施工條件要求相對較為簡單，不需要在管道中安裝一次性補償器以及固定支架，能夠降低施工成本，同時還能提高施工效率，確保施工質量。（2）熱消耗量相對其它預熱技術更小，而且預熱效果較好，預熱時間較短。（3）電預熱專用設備的體積較小、重量輕、操作便捷、無振動和噪音，能夠適應流動作業的要求。（4）適用范圍較廣，能夠滿足DN50～1200mm的管道。（5）采用了低電壓預熱，因此能夠很好地保證施工安全。（6）由于不需要安裝補償器，避免可拆卸連接導致的泄漏隱患，有效降低了維修的成本。

3 電預熱技術工程實力應用

當前，電預熱技術在集中供熱直埋熱水管網工程中進行了大量的應用，也取得了一些成功的經驗，下面以大唐戶縣第二熱電廠熱力管網工程為例，對電預熱技術在熱力管網工程中的應用進行了分析。

大唐戶縣第二熱電廠位于陜西省顯示戶縣余下鎮，該熱電廠擁有兩臺300MW發電機組，根據相關統計數據來看，大唐戶縣第二熱電廠2015年與2016年全年售熱量（包含老廠區）基本持平，均為195萬GJ，而考慮到2017年長安區供熱為新的熱負荷增長點，按照采暖季售熱量150萬GJ預計，全年售熱量預計將達到約245萬GJ（不包含老廠區）。同時，預計大唐戶縣第二熱電廠2017年將新增用熱面積43.7萬m2。對于新增供熱而言，需要進行大面積的熱力管網建設。電預熱技術的選用對于成本的控制以及管網長期運行的安全性和穩定性而言非常重要。以某段DN1000mm管道電預熱為例，對電預熱在工程中應用的實際效果進行了討論。

3.1 預熱管道基本參數

工作鋼管的直徑為Φ1020×12；長度780m；設計供回水運行溫度分別為135℃和70℃，安裝溫度為13.5℃，預熱溫度為72℃；計算預熱伸長量為Δl=525mm；預熱時土壤回填至管徑的1/4位置。

3.2 管道的預熱溫度與時間變化的關系曲線

從圖2可以看出，在預熱的過程中，管道的溫度上升斜率基本上保持較為均勻的變化趨勢，這說明管道的加熱速度較為均勻平穩，波動不大，這樣能很好的確保預熱管道的應力得到充分釋放，這也是實現良好預熱效果的基礎。

3.3 管道伸長量與時間變化關系曲線

從圖3來看，在預熱的最初2個小時內，由于管道中溫度應力所產生的軸向力與土壤的靜摩擦力基本處于平衡的狀態，因此在預熱開始的階段，管道的熱伸長量非常小。而隨著溫度的繼續上升，管道中的溫度應力所產生的軸向力不斷增加，打破了與土壤靜摩擦力之間的平衡，管道的膨脹量基本保持直線勻速上升的狀態。

3.4 管道長度與伸長量變化的關系曲線

圖4為管道長度與管道伸長量變化的關系曲線，在預熱管道上雖然并未設置固定點，但是實際上在預熱管道0～48m之間會自然形成一個伸長量為零的駐點，而且在駐點的兩側，管道的伸長量的增加曲線會沿直線發生變化，斜率保持不變，這表明管道的預熱較為均勻，不存在未預熱的管段。

3.5 電預熱在熱力管網安裝中應用需要注意的問題

3.5.1 預熱時間的選擇

管道的預熱應該盡量避開冬季施工，戶縣冬季的溫度較低，其中11月平均溫度在3～12℃之間，12月最低溫度基本在0℃以下，管道的伸長量較大，預熱需要花費較長的時間，因此，如果條件允許，應該盡量選擇在夏季進行熱力管網的施工。endprint

3.5.2 施工準備

第一，在進行電預熱施工之前，應該完成預熱管段接頭處的保溫工作，管溝應該回填到管道高度3/4的位置。

第二，如果管道需要提前做了水壓試驗，則需要確保在預熱時將管道中的水全部排空。

第三，在預熱設備的兩側分別設置標尺，設計伸長量應該等于兩側伸長量之和。

第四，利用端帽對預熱管段的兩側進行密封，避免氣體流通，影響預熱效果。

第五，對供水和回水管道上是否存在短路連接進行檢查，如果發現短路連接點，則應該對預熱的管段進行調整，避開短路點。

第六，對預熱設備及電纜的連接進行檢查，確保正確接線。

3.5.3 管溝回填要求

當管道達到設計的伸長量之后，應該開始管溝的回填施工。為了對管道的回縮量進行控制，每回填200～300mm進行一次夯實，按照預熱管段兩端向中間的順序進行回填施工[5]。

3.5.4 實際預熱溫度

熱伸長量時控制預熱效果的唯一可操作量，如果不同預熱管段在預熱回填之后，隨著溫度的不斷下降，原有的管道伸長量將會出現不同程度的減少，這必然會對預熱的效果產生影響。通過記錄的熱伸長量的回縮量，能夠對新的預熱溫度進行推算，即實際需要達到的預熱溫度，計算公式如下[4]：

公式中的表示實際預熱溫度；表示記錄的管道熱伸長量的回縮量；表示安裝時的溫度；表示預熱管道的長度。

4 結語

熱力管網施工電預熱安裝是一種安全可靠的管道安裝方式，相對于其它管道施工方式而言，具有施工要求簡單，不需要在管道中安裝一次性補償裝置和固定支架，熱消耗量小、預熱效果好、效率高等特點。在大唐戶縣第二熱電廠熱力管網建設中可以廣泛采用，但是在應用過程中，需要注意對安裝時間的合理選擇，同時做好施工控制和預熱溫度計算，全面保障安裝效果。

參考文獻

[1]周抗冰，王松濤.電預熱技術在城鎮供熱直埋保溫管道安裝中的應用[J].區域供熱，2006，（4）：16-20.

[2]齊科武，田陽.淺談供熱管道電預熱施工新技術[J].安裝，2009，（7）：22-23.

[3]梁予波，李愛華.電預熱在城市熱水供熱管網施工中的應用[J].科技資訊，2008，（5）：90.

[4]菅春利.供熱直埋管道電預熱設計方法的研究[J].科技情報開發與經濟，2011，21（11）：187-190.endprint