簡述供熱管道無補償直埋電預熱施工技術

陳 立 新

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

簡述供熱管道無補償直埋電預熱施工技術

陳 立 新

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了無補償直埋預熱方式，結合古交興能電廠長輸供熱管線實例，重點介紹供熱管道敞槽預熱敷設方式的基本原理，電預熱技術、施工方法等及電預熱技術的優勢，大大降低了工程造價，節約投資。

電預熱，溫度，敞槽電預熱，無補償，回填，技術優勢

古交興能電廠至太原供熱主管線由中國市政工程華北設計研究院提供主體設計圖，依據CJJ 34—2010城鎮供熱管網設計規范，CJJ 28—2014城鎮供熱管網工程施工及驗收規范，GB 50235—2010工業金屬管道工程施工規范，CJJ/T 81—2013城鎮直埋供熱管道工程技術規程。管線由古交市經3座供熱隧道敷設至太原市，敷設4根DN1 400管道，兩供兩回。熱水網設計溫度130/30 ℃，壓力等級為公稱壓力2.5 MPa。屬于GB2類壓力管道。管道鋼管采用螺旋縫埋弧焊鋼管，材質為L290，壁厚18 mm。

供熱主管線供熱管道采用敞槽預熱敷設方法，預熱平均溫度68 ℃±2 ℃，回水管道不需要預熱，采用冷安裝。無補償直埋預熱方式根據管槽在預熱時所處狀態分為敞槽預熱和覆土預熱兩種方式。古交管線位于裸露而不影響交通、生活地段，故采用敞槽預熱。敞槽預熱是用電預熱技術將預熱管段伸長至此管網運行后最大伸長量的一半，預熱后馬上回填夯實，利用鋼管、保溫層、外護層及土壤各部分間的摩擦力抵消鋼管冷卻回縮，使鋼管一直處于拉伸狀態，提前釋放管道運行時一半膨脹變形，從而降低管道軸向應力。

由于這種敷設方式不需要設固定支墩和補償器，所以降低了工程造價。

1 預熱準備工作

1)管道預熱應在直埋管道安裝完畢后進行[1]。2)預熱前需先回填溝槽，為了保證管道在預熱過程中始終保持同心，回填土高度需小于管道外徑的3/4。3)在預熱管道兩端分別設置標尺，并對管道伸長量由專人記錄。4)預熱管段兩端用端帽密封。5)確保預熱設備及電纜連接正確。

2 施工準備

1)預熱前在預熱口預留3 m左右的短管一端打磨成型備用。

2)土方開挖已施工完成，供水管頂預留1 m覆土。

3)預熱開始前，應在預熱的補償器兩端與分段的始端和末端分別焊接預熱所用的螺栓，DN1 400 mm供回水鋼管的上半圈分別均勻地倒立焊接 18個M16 mm×50 mm的通螺紋螺栓。

每兩個螺栓的間距為50 mm，如圖1所示。

4)施工現場平整電預熱設備放置場地，確保電預熱設備位置干燥、安全，發電機及設備準備并調試好，備好燃油。

5)安裝溫度傳感器：在保溫管上距離管端(放置預熱設備端)向內12 m處的塑料外殼上開口，以安裝傳感器，必須將傳感器探頭緊密貼合并固定在鋼管表面。

6)在預熱管段兩端分別安裝一個長度檢查裝置，用來測量管道伸長量。

3 預熱溫度

管道預熱前溝槽已進行部分回填，管道須克服土壤摩擦力，并且預熱溫度應略高于循環中間溫度(附加溫度推薦值為0 ℃～8 ℃)[1]。

tdp=tm+(0-8)；

tm=0.5×(t1+t2)。

其中，tdp為計算預熱溫度；tm為循環中間溫度；t1為管道工作循環最高溫度;t2為管道工作循環最低溫度。

古交供熱管網預熱起始溫度為10 ℃，預熱結束溫度為65 ℃。

4 電預熱原理及施工技術

電預熱技術的原理是將工作鋼管與電預熱設備通過電纜連接并構成閉合回路，預熱管段經過低電壓高電流的電能作用，并且利用電阻自身發熱的原理，將工作鋼管的溫度加熱到設計預熱溫度，從而達到預熱效果。

分段電預熱一般宜以直管段1 000 m為一個預熱段，把鋼管管線作為負載電阻進行管道加熱。加熱段供、回水管線末端用電纜線連接，始端接加熱設備的正、負極(如圖2所示)。

5 預熱伸長量

ΔL=α(tm-ti)Lpr。

其中，ΔL為預熱長度伸長量，mm；α為鋼材線性膨脹系數，mm/(m℃)；tm為預熱溫度，℃；ti為預熱時的管道溫度，℃；Lpr為預熱段長度，m。

預熱長度為1 km，鋼材線性膨脹系數為0.001 2。預熱開始階段，管道伸長速度很慢，隨著溫度的升高，管道伸長量基本按照直線勻速上升，因此保證合理的升溫速度是非常必要的。

敞槽電預熱無補償直埋供熱管網施工技術具備使用壽命長、維修量小、運行成本低的特點。目前正在供熱行業廣泛應用。古交興能電廠至太原供熱主管線作為太原市集中供熱長輸管線工程第一次采用敞槽電預熱施工設計，將工作鋼管與電預熱設備連接形成閉合回路，經過低電壓、大電流的電能將鋼管溫度加熱到設計溫度，實現了無補償預熱安裝。這一工程的順利完工為太原市長輸供熱管線施工提供了更大的選擇空間。新技術、新工藝的應用既安全可靠又可降低工程整體投資，具有遠大的發展前景。

6 管道回填

當管段伸長量達到計算預熱伸長量時，應立即回填[2]。為了防止管道中心線偏移，由預熱管段的兩端向中間回填。古交供熱管網預熱段回填劃分東西兩個作業段，迅速同時施工流水作業，回填時從預熱段端口處東西兩端往中間回填，回填平均高度1.5 m，在預熱保溫階段進行砂、土的回填，要確保在12 h～24 h內完成。回填砂粒徑不大于7 mm，且無尖利雜質，密實度大于95%。回填土應無雜質，密實度大于95%，回填土施工要求分層夯實碾壓。

回填土施工完成后方可撤去預熱設備。

7 施工注意事項

1)由專人負責記錄管道初始溫度記錄伸長量。預熱達到驗收標準后，通知甲方及監理進行現場驗收。

2)除在預熱段末端為了形成回路而進行的聯接，供水管與回水管間不得在其他位置形成短路。

3)從預熱管段的兩頭開始回填，集中機械勞力回填，防止不能及時回填夯實，導致預熱管段的回縮量過大。

4)關閉機器，在最短的時間內預熱口短管完成焊接。

8 電預熱技術優勢

施工條件要求簡單，熱消耗量小，預熱時間短且預熱均勻；電預熱設備體積小并且重量輕，自動監控，易于操作，無噪聲，無震動，低電壓可以保證施工安全。

9 結語

作為一個系統工程的管道電預熱施工技術，只有在施工過程中嚴格按要求執行各環節，并且各環節密切配合才能達到預期的效果。

[1] CJJ 28—2014,城鎮直埋供熱管網施工及驗收規范[S].

[2] 穆樹芳.實用直埋供熱管道技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007.

Thetechnologyofpreheatingofdirectburiedelectricheatingwithoutcompensationisdescribed

ChenLixin

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030001,China)

This article introduced directly buried heating compensation, combined with the electrical factory of Gujiao Xingneng’s long-range heat supply pipeline as an example, introduced the basic principle of heating pipe method of laying open slot preheating, electric heating technology, construction method and electric heating technology advantages, greatly reduces the project cost, save investment.

electric preheating, temperature, open cell electric preheating, no compensation, backfill, technology advantage

TU833

A

1009-6825(2017)27-0106-02

2017-07-12

陳立新(1968-)，男，工程師