1、工程概況
某小區(qū)蒸汽管道入地改造是2004年為配合一新建住宅樓的規(guī)劃要求進(jìn)行的移位設(shè)計(jì)，原有管廊上供四根管道，均需埋地敷設(shè)至用汽點(diǎn)。其中三根蒸汽管道，管徑分別為DN300、DN250、DNl25；還有一根地?zé)崴艿�。三根蒸汽管道的介質(zhì)均為過熱蒸汽，操作參數(shù)：0.8MPa 300℃，設(shè)計(jì)參數(shù)：1.0MPa 320℃。地?zé)崴僮鲄?shù)：0.8MPa 80℃，設(shè)計(jì)參數(shù)：L 0MPa 100℃。路由總長度為260米。管道已安全運(yùn)行四個(gè)供暖期，筆者就蒸汽直埋管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行情況談?wù)剮c(diǎn)體會(huì)。
2、蒸汽直埋管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1 保溫結(jié)構(gòu)的選擇
保溫結(jié)構(gòu)形式主要有內(nèi)滑動(dòng)式和外滑動(dòng)式。內(nèi)滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)面在工作管外表面與硬質(zhì)保溫層內(nèi)表面，保溫材料和外護(hù)管相對不動(dòng)。外滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)如圖2，滑動(dòng)面在外護(hù)管內(nèi)表面，軟質(zhì)的保溫材料隨工作管及支撐環(huán)一起在外套管內(nèi)滑動(dòng)。本工程在咨詢了大量工程實(shí)例后結(jié)合實(shí)際情況（本設(shè)計(jì)在沿海地區(qū)）采用了內(nèi)滑動(dòng)式復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)。保溫結(jié)構(gòu)為：工作管＋硅酸鈣瓦＋聚氨酯泡沫塑料＋外護(hù)層。該保溫結(jié)構(gòu)要注意保證復(fù)合保溫層界面溫度小于外層保溫層允許工作溫度的90％以下。
2.2 保溫材料的選擇
目前蒸汽直埋保溫管廠采用的保溫材料主要有：微孔硅酸鈣瓦、離心玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、硅酸鋁纖維氈、巖棉、增水膨脹珍珠巖、復(fù)合硅酸鹽等。經(jīng)實(shí)踐這些保溫材料各具特點(diǎn)。
微孔硅酸鈣瓦：目前國內(nèi)可生產(chǎn)三種類型硅酸鈣瓦：1）普通型：成型
工藝簡單，保溫等基本性能能夠滿足保溫要求，價(jià)格便宜。但它溶于水后溶解成泥漿狀，并對鋼管有腐蝕作用。只適用于土壤干燥地區(qū)直埋管道或部分廠區(qū)架空管道。2）一般憎水型：在普通硅酸鈣表面噴涂耐高溫憎水材料（如硅油），它較A的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格適中，可以保持較低的相對濕度，適用于一般地區(qū)。3）防水型：在硅酸鈣中加入較大比例的耐高溫防水材料（硅油），加入的硅油足以包裹硅酸鈣內(nèi)部的微孔周邊，使其具有較強(qiáng)的防水性，對于南方高水位、高濕度地區(qū)應(yīng)予以首選，但價(jià)格較高。
離心玻璃棉管殼：用于蒸汽管道，一定選用無堿離心法生產(chǎn)的玻璃棉。離心玻璃棉用于直埋蒸汽管道，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：1）當(dāng)密度超過50kg／m3（>50K）時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)隨著密度增高基本不變化，據(jù)此特點(diǎn)可以采用支撐力強(qiáng)的高密度玻璃棉管殼。2）由于玻璃棉是體相結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)它充分浸水后，再將水分烘干，體積基本不變。3）回彈性幾乎百分之百，可以彌補(bǔ)縫隙。4）由于是纖維材料，有利于排濕通暢，但高密度無堿玻璃管殼略貴些。
硅酸鋁纖維氈耐溫800℃以上，500℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.161 W／（m.K），是一種很好的保溫材料。聚氨酯泡沫塑料，耐熱溫度＜150℃，所以不能單獨(dú)用于蒸汽直埋保溫管道上，只能作為復(fù)合保溫管的外保溫層。巖棉、增水膨脹珍珠巖、復(fù)合硅酸鹽等保溫材料經(jīng)過應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)巖棉遇水會(huì)板結(jié)，珍珠巖類浸水就松散。因此保溫材料的選用應(yīng)非常慎重，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。例如本設(shè)計(jì)處在沿海地區(qū)，地下水位高，采用了復(fù)合保溫層，其中隔熱層選用防水型微孔硅酸鈣瓦保溫層采用聚氨酯泡沫塑料，經(jīng)過幾年運(yùn)行沒有出現(xiàn)問題。
2.3 補(bǔ)償距離的確定
設(shè)計(jì)應(yīng)注意補(bǔ)償距離的合理性。例如本設(shè)計(jì)中補(bǔ)償器長度1.4m（可補(bǔ)償距離33m），固定墩長度2m，按常規(guī)管長12m、9m計(jì)算，兩固定點(diǎn)的間距定為27.4m或30.4m，補(bǔ)口數(shù)量為4個(gè)，而本設(shè)計(jì)根據(jù)總的距離及每個(gè)補(bǔ)償器可補(bǔ)償?shù)木嚯x，固定點(diǎn)的間距定為31.5m，造成每個(gè)固定點(diǎn)之間增加2個(gè)補(bǔ)口，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度及泄漏點(diǎn)，所以應(yīng)該根據(jù)補(bǔ)償器尺寸、管長、固定敦長度確定補(bǔ)償距離。
2.4 固定支座的設(shè)計(jì)
固定支座有內(nèi)固定支座、外固定支座、內(nèi)外固定支座三種。內(nèi)固定即內(nèi)管固定，內(nèi)管通過一定的結(jié)構(gòu)形式固定在外保護(hù)管上，充分利用外保護(hù)管的強(qiáng)度和剛度以及外保護(hù)管與土壤之間的摩擦力來使內(nèi)管固定，可節(jié)省鋼筋混凝土支墩但只有以鋼管作為外保護(hù)管才可能采用內(nèi)固定形式。內(nèi)固定支座優(yōu)點(diǎn)是減小工程量降低施工難度，但無法解決冷橋問題和熱流外泄問題。外固定即工作鋼管和外保護(hù)管同時(shí)固定，在每一段管道和補(bǔ)償器的兩端，要設(shè)兩個(gè)鋼筋混凝土支墩，保證管道的固定。“塑套鋼”和“玻璃鋼套鋼”保溫結(jié)構(gòu)必須采取這種固定形式。外固定支座可以解決冷橋問題和熱流外泄問題，但固定敦尺寸按純理論計(jì)算很大，理論和實(shí)踐證明在允許固定墩微量的位移時(shí)可以大大減小將固定敦承受的推力。筆者根據(jù)大量已施工、運(yùn)行的項(xiàng)目情況調(diào)研最終采用了內(nèi)外固定支座。
2.5 排潮管的設(shè)計(jì)
排潮管是排除工作管與外護(hù)管之間水汽的導(dǎo)管�？此坪苄〉呐懦惫軈s在直埋蒸汽管道中發(fā)揮著巨大作用，一是在每年管道運(yùn)行初期排出保溫層中的潮氣，保證保溫層的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求：二是根據(jù)排潮管運(yùn)行狀況判斷管道故障。排潮管的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1）排潮管應(yīng)設(shè)在外護(hù)管位移較小的一頭：2）排潮管應(yīng)有可靠的防倒灌措施；3）排潮管地下部分也應(yīng)采取保溫。有的工程為保證美觀將排潮管設(shè)于地下小室或雨水井中，并加上關(guān)斷閥，但筆者認(rèn)為，由于雨季的影響，小室及雨水井很難保證不灌水，并且一旦在非運(yùn)行期忘記關(guān)斷閥門會(huì)造成不可彌補(bǔ)的后果。所以排潮管還是盡量引至地面以上，并標(biāo)明編號(hào)，一旦發(fā)生問題可以快速判斷問題管段。
2.6 疏水井的設(shè)計(jì)
為了維修操作人員的安全本設(shè)計(jì)疏水井設(shè)計(jì)為主副兩個(gè)井，閥組設(shè)在主井中，疏水管道引至副井，副井直徑1m且比主井深0.5m，可以有效防止閥組浸泡在水中，又利于凝結(jié)水的抽取。
2.7 直埋蒸汽管道的安裝
直埋蒸汽管道的安裝應(yīng)按以下程序進(jìn)行：1）放線定位，所有固定墩的開挖、澆筑、養(yǎng)護(hù)。放線一定要準(zhǔn)確，對于采用直埋波紋管補(bǔ)償器的，堅(jiān)決不能用補(bǔ)償器找中；2）分段開挖管溝，做好墊層，對于水位高的地區(qū)要注意排水；3）分段下管，檢驗(yàn)接口，試壓。4）現(xiàn)場補(bǔ)口；對于外護(hù)管補(bǔ)口后還應(yīng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。5）吹掃一暖管一排潮一試運(yùn)行。
2.8 其他
多根蒸汽管道并排敷設(shè)時(shí)，外護(hù)層間距應(yīng)適當(dāng)放寬，要考慮外護(hù)管現(xiàn)場補(bǔ)口時(shí)的可操作性。對于采用直埋波紋管補(bǔ)償器的應(yīng)特別注意安裝方向，通常補(bǔ)償器的導(dǎo)流筒在補(bǔ)償器的固定端，與介質(zhì)流向一致，介質(zhì)流向由固定端指向活動(dòng)端。但為了減小固定墩的受力當(dāng)補(bǔ)償器對稱布置時(shí)有一側(cè)的補(bǔ)嘗器就違反了此規(guī)則，因此反裝的補(bǔ)償器的導(dǎo)流筒的方向在訂貨時(shí)一定要特殊提出要求，即導(dǎo)流筒應(yīng)與補(bǔ)償器的活動(dòng)端連接。排潮管地埋部分也需進(jìn)行保溫。
3、結(jié)語
對直埋蒸汽管道而言完善的設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，
規(guī)范的安裝是關(guān)鍵，嚴(yán)格的管理是保障，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)帶來不可彌補(bǔ)的損失，因此應(yīng)不斷總結(jié)，不斷學(xué)習(xí)、研究直埋蒸汽管道技術(shù)，使之在城市建設(shè)中發(fā)揮更大的優(yōu)勢。
