科学技术不断发展, 人们的生活水平也不断提高, 我国目前很多地方已经实行了集中供暖供热的政策, 实行这种政策可以节省一定的能源资源, 是一种适合我国发展的环保政策。为了能够适应这种政策的需求, 我国在蒸汽管道直埋技术上面不断进行研究分析, 并且也形成了一定的成就, 但是在管线过路直埋技术中还是存在一定的问题, 这篇文章就对蒸汽管道直埋技术法进行分析, 为我国的蒸汽管道节能输送技术的发展提供一定的科学依据。
1 直埋蒸汽管道的概述
直埋蒸汽管道主要的构成包括保温层, 工质管, 内层, 外钢管, 有机保温层等。其中内层的主要作用是对工质管伸缩工作过程中产生的摩擦力对保温层产生的破坏而发挥作用, 可以在其外面包裹, 具有回弹性和延伸性, 能够减少工质管受到路面振动的影响, 其中工质管是工作的钢管, 主要作用是对介质进行传输。保温层主要是由硬质的保温瓦块做成的, 支撑在内层之外, 有机保温层是固定与结合主保温、外钢管的聚氨酯发泡层, 通常的厚度要小于等于40毫米, 并且所耐受温度大于150℃的聚氨酯。外钢管的作用有防护, 防腐, 承受压力等, 对内钢管摩擦力产生的摩擦力进行了有效降低。目前, 蒸汽直埋管道的结构主要分为两种类型, 分别是内滑动型和外滑动型。
1.1 内滑动型
内滑动型结构一般是包裹在工作钢管之外的无机类保温材料, 主要作用是促进保温管道耐温性的提高, 并且该材料耐高温, 将外壁的温度可以降低到聚氨酯耐温范围以内, 在其外部再作聚氨酯发泡, 并包裹外管套防水, 这一保温结构主要利用的优点是聚氨酯材料的保温性能良好的优点, 还利用了其抗压能力上, 粘结力强的特点, 形成复合保温管道。
1.2 外滑动型
外滑动型的主要问题就是管沟的防水易遭到破坏, 所以在钢外管内设置支架, 使工作钢管及相应的保温材料与外部的刚外管套产生滑动 (外滑动) 形成“钢管沟”的构造。
2 蒸汽管道直埋技术的分析
蒸汽直埋管道具有一定的高危险性, 对于温度大于250℃, 并且压力大于1.0Mpa的管道最为突出, 其具有高温, 高压性, 比热水管道要高出很多, 热水管道的温度小于等于150℃, 并且压力小于等于1.3Mpa。所以, 通常采取设计和计算的方式进行蒸汽管道直埋工程质量信息的获取。
2.1 保温和热力计算
(1) 保温层厚度的计算。直埋蒸汽保温管道在计算过程中需要采取相关原理进行, 主要运用的是无内热源稳态一维圆筒导热的相关原理, 然后根据能量守恒原则, 将保温层上的任意半径为r的位置所对应的温度进行表述, 将表示为微分表达式。工程计算的时候, 通常是先确定管道的外表面温度tw, 其中tw=33.4+0.028 (t1-50) (其中t1表示工作钢管半径rt所对应的温度) , 根据这个公式就可以计算出外表面温度, 这样就可以确定边界条件了。然后在通过傅里叶定律和积分的方式对热流量进行推倒, 根据相关公式, 联合解除保温层的厚度。计算过程是非常复杂的。相关工作人员编写了一定的应用程序来解答相应的公式, 为计算打基础, 然后借助保温管道在表面温度进行适当的调整, 调整保温层的厚度, 从而根据相关公式对散热损失进行有效的控制。
(2) 管道的温降问题。对于一些蒸汽管道来说, 他们的输送距离是非常短的, 并且选择流速的时候是知道流量数值的。并且在进行计算的时候不考虑温降和管道沿途的压力损失等情况, 只根据蒸汽管道的直径进行计算。
在计算蒸汽管道的压力损失过程中, 需要考虑到其密度的变化, 确定蒸汽平均密度, 进一步计算出热损失, 温降和平均密度。
2.2 管道敷设
(1) 设计工作钢管。工作钢管在钢套钢结构当中处于保温层中间, 经常会有一层耐磨减阻层, 这样就能够保证工作钢管的自由延伸, 在热膨胀状态下也可以具有很小的阻力, 确保工作的正常运行。并且导向支架在两个钢管之间能够保护钢管同心, 确保工作钢管能够正常的运行。在直管段可以根据相关公式计算出推力, 这个推力是固定节的推力, 然后就可以计算出工作钢管的整体强度了。在设计弯管的过程中, 需要设置固定节, 固定节要设置在离弯头不远的地方, 与此同时, 也可以利用同样的方式计算出固定节的推力。在进行强度验算过程中, 需要计算设计压力产生的应力, 这个时候就需要确保管道最不利的点的合成应力能够比许用应力小, 其中许应用力是在一定温度下计算的。
(2) 钢管设计的保护。保护钢管和土壤密切的连接, 起到了保护的作用。所以, 需要加强防腐措施, 加强防护处理, 在设计过程中, 可以填上150mm的沙于管道的周围, 这样就确保防腐层的更持久防护, 而不被刮坏。也可以使土壤和管道之间能够具备一定的摩擦系数, 有利于管道摩擦力的计算, 另外, 还需要在设置钢筋混凝土于保护钢管上面, 这样就可以进行有效固定。除此之外, 还需要考虑温度, 也就是保护钢管的温度, 有28℃, 50℃。所以, 需要对其进行充分的利用, 对钢管进行热补偿, 采取一次性补偿, 无补偿等方式处理。
3 结论
现阶段, 直埋敷设热力管道在工程施工过程中的应用非常广泛, 并且其具备独特的优点。随着我国工程技术的发展, 相关技术规程的颁布和实施, 为蒸汽管道直埋敷设技术提供了技术体系规程和规范。要想更好的确保工程质量, 提高直埋蒸汽管道工作质量, 需要根据具体情况进行保温结构设计, 从而提高工程运行的可靠性。
