钢套钢直埋蒸汽保温管广泛用于液体、气体的输送管网,化工管道保温工程石油、化工、集中供***、***空调通风管道、市政工程等。钢套钢保温管道由输送介质的钢管、防腐外套钢管以及钢管与外套钢管之间填充的超细玻璃棉组合而成,也可采用石墨、硅钙***壳及填充聚氨酯泡沫复合而成。钢套管(钢套钢)埋设技术是一种防水、防漏、抗渗、抗压和全封闭的埋设新技术,是直埋敷设技术在地下水位较高地区使用的一次较大突破。直埋管道的保护管的首要问题是严密防水的可靠性,此外要有良好的机械强度,钢套管由于强度高采用焊接连接,防水的密封性能可靠性十分高,另外,其耐高温性能也是其它外保护管所不能比拟的。在地下水位高的地区,为保证地下水不影响蒸汽直埋管道的正常运行,外保护层采用坚固、密闭的钢管外壳。所谓上疏水就是将管道中的凝结水通过插入工作钢管中的疏水管,将集水罐中的凝结水利用管道中的背压,将凝结水从管道上方排出的疏水装置。其结构见图此种结构在施工过程中安装方便,在生产厂家内做成管件,现场可直接安装。钢套钢保温钢管是一种保温性能好,安全可靠,工程造价低的直埋预制保温管。有效的解决了城镇集中供热的高温输送问题,解决了预制直埋保温管的保温、滑动润滑和***管端的防水问题。钢套钢保温管不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的***技术、实用性能,而且还具有显著的社会效益和经济效益,也是供热节能的有力措施。钢套钢玻璃棉保温钢管强度高、密封性好的特点。用钢管做外保护层,具有强度高,不易损坏且能承受圈套上部荷载的特点,为达到长寿命,对钢外套管需进行防腐处理,保障了供热管道的安全性,可以在不同温度环境下更安全的广泛应用,尤其适用于高温蒸汽管道项目。蒸汽管道中的滑动支架和内固定采取特殊材料的隔热措施,防止了热桥的产生,从而使外套防腐层的温度控制得到了保证。纤维缠绕增强玻璃钢外护管具有良好的刚度和防水性能,其优异的耐腐蚀性能使其能够适应各种复杂的土壤环境。
保温结构型式和选用材料之多样化,工程实践规模之大,世界上没有一个***可以和我们相比。笔者曾多次和德国布***、意大利索克萨姆以及美国等多家公司交流,他们一般管径Φ500mm,用量也不大,而目前我国山东济南、河北石家庄、陕西西安、辽宁大连、河南、江浙等地区所采用的直埋蒸汽管道已超过Φ500mm,有的已达Φ900mm。保温结构型式有内滑动、外滑动,选用的耐高保温材料有微孔硅酸钙、玻璃棉管壳、热压珍珠岩、硅珠保温材料、复合硅酸盐等。保温结构型式、选用保温材料种类很多。因此在直埋蒸汽管道开发和应用领域,我国并不比发达***落后。
钢套钢直埋蒸汽保温钢管一种是由输送介质的钢管、防腐外套钢管以及钢管与外套钢管之间填充的超细玻璃棉组合而成,也可采用石墨、硅钙***壳及填充聚氨酯泡沫复合而成。钢套管(钢套钢)埋设技术是一种防水、防漏、抗渗、抗压和全封闭的埋设新技术,是直埋敷设技术在地下水位较高地区使用的一次较大突破。直埋管道的保护管的首要问题是严密防水的可靠性,此外要有良好的机械强度,钢套管由于强度高采用焊接连接,防水的密封性能可靠性十分高,另外,其耐高温性能也是其它外保护管所不能比拟的。在地下水位高的地区,为保证地下水不影响蒸汽直埋管道的正常运行,外保护层采用坚固、密闭的钢管外壳。
此琳琅满目的直埋管道品种是我国广大工程技术人员付出了艰辛劳动,从直埋蒸汽管道的基础理论和基本构造研究、实践开发出来的。
由于蒸汽管道介质温度高,保温结构不可能像热水直埋管道那样做成“三位一体”的整体膨胀型,而必须做成工作钢管或外护层与保温层脱开的“脱开式”,使管道中任一截面的热位移能产生相对移动而将热应力释放掉。从中得知,蒸汽直埋管道是由工作钢管——保温层——外护层三大基本元素组成的脱开式管道。
(一) 为何脱开?
先期采用的是“内滑动”——工作钢管(无缝钢管)上涂刷无机润滑剂,或是在工作钢管(螺旋钢管)上贴敷硅酸铝纤维毡形成减阻层,减少磨擦阻力,使工作钢管受热膨胀后在保温层内自由伸缩。保温层与外护层紧密结合,在管沟内受土壤压力形成一个管沟。这种内滑动结构一直沿用至今仍被不少工程采用。
后来出现了“外滑动”——工作钢管上紧紧包扎保温材料形成一个固定的整体,工作钢管受热膨胀后,连同保温材料一齐,通过固定其上的绝热滑动支架(支撑件),在外护钢管的内壁上自由伸缩。这种外滑动结构不仅减少了磨擦阻力,还可以减小轴向推力,缩小固定墩尺寸,更有意义的是由于可以设立“空气空腔”又引出了“空气夹层”、“真空绝热”的保温结构。
地埋蒸汽管道技术应用浅谈
(二)保温结构(保温层):
保温结构是直埋蒸汽管道的精髓所在。保温效果是直埋管的主要指标。而其保温
效果***终取决于保温结构。
单一保温结构是早期应用的技术,由于当时的保温材料品种少,适于直埋的更缺。后来保温材料品种逐渐增多,保温结构就势趋向了多元化。先是“复合保温”——将两种以上的保温材料复合使用,尽其各自的优点,提高保温效果。比如:将微孔硅酸钙与聚氨酯泡沫塑料复合——微孔硅酸钙(无机材料)耐温高(600℃),但导热系数稍高(0.06w/m.k),单层保温时,厚度太大不理想;聚氨酯导热系数低(0.03w/m.k),但不耐温(<150℃),不适于蒸汽直埋。当将二者复合使用,就比较妥贴,将耐高温的微孔硅酸钙先贴敷在高温工作管上,再在其上浇注一定厚度的聚氨酯泡沫,这样高温蒸汽经硅钙瓦隔热降低到聚氨酯能承受的温度(<150℃),再经聚氨酯隔热温度降到了60℃以下,满足了直埋要求。
也有微孔硅酸钙与超细离心玻璃棉,聚氨酯三种材料的复合保温。其原理是离心玻璃棉可以在结构内形成排潮通道,以便及时顺畅地排出结构内的潮气,保护结构安全。
后来,又出现了更多的复合形式——如多屏反射,将金属反射材料——铝箔有机的复合进保温结构,使热量经多屏反射作用,减小热损失进一步提高保温效果。
由于“外滑动”结构中可以留有“空气空腔”(通道)造就了“空气夹层”保温的出现。因为空气导热系数低(0.024w/m.k),只要空腔的厚度合适,不造成空气的对流散热,保温的效果十分明显。这就是钢塑复合钢套钢外滑动结构。
另外可将“空气空腔”,用真空设备将空腔抽成并保持一定的真空度,那不仅保温效果更好并且可以有效地排除结构内的潮湿气体,保持干燥状态有利于防腐。这种结构就是“真空绝热”,但运行时比较麻烦,运行成本高。