疏水系統(tǒng)在預(yù)制直埋蒸汽保溫管道中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了預(yù)制直埋蒸汽保溫管道中疏水系統(tǒng)的應(yīng)用，常用的疏水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及國內(nèi)目前一些常用的疏水設(shè)備。

關(guān)鍵詞：預(yù)制直埋蒸汽管道疏水系統(tǒng)疏水裝置疏水器

0 引言

城市集中供熱是現(xiàn)代化城市的市政基礎(chǔ)設(shè)施之一，預(yù)制直埋蒸汽保溫管道以其施工速度快、占地面積小、熱損低、使用壽命長(zhǎng)以及利于市容美化等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已成為城市集中供熱管網(wǎng)中普遍采用的敷設(shè)方式。預(yù)制直埋蒸汽管道因其結(jié)構(gòu)和所輸送介質(zhì)的特點(diǎn)，造成管道系統(tǒng)中必然存在凝結(jié)水。而且由于蒸汽管網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷不穩(wěn)定，甚至經(jīng)常會(huì)有零負(fù)荷狀態(tài)，在這一時(shí)間段內(nèi)管網(wǎng)的凝結(jié)水很多，如果凝結(jié)水不能及時(shí)順利的排出，將嚴(yán)重影響管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，極易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)管網(wǎng)造成破壞。因此，合理設(shè)計(jì)疏水系統(tǒng)是管網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保證之一。疏水系統(tǒng)作為蒸汽管網(wǎng)中重要的節(jié)點(diǎn)，主要用于排放工作管中的凝結(jié)水，在蒸汽管網(wǎng)中有著極其重要的作用。完整的疏水系統(tǒng)包括主管道上的疏水裝置、疏水管路、疏水閥門系統(tǒng)。本文重點(diǎn)以鋼套鋼外滑動(dòng)結(jié)構(gòu)的疏水系統(tǒng)作為重點(diǎn)，介紹一下直埋蒸汽管道中疏水系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)和布局。

1 合理選擇疏水點(diǎn)

疏水系統(tǒng)的布置方式是否合理，是疏水系統(tǒng)能否達(dá)到排除凝結(jié)水目的的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)疏水系統(tǒng)時(shí)首先要選好疏水點(diǎn)。疏水點(diǎn)的布置應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：①沿管網(wǎng)蒸汽流向并根據(jù)管網(wǎng)路由和高程將管網(wǎng)做成有坡度設(shè)計(jì)，順流在低點(diǎn)集水。②在地下障礙多，管道敷設(shè)成縱向起伏的管段，采用多點(diǎn)疏水；當(dāng)逆流疏水時(shí)，盡量加大管道破度。③在有彎頭的上返點(diǎn)之前應(yīng)設(shè)置疏水系統(tǒng)。④根據(jù)工作鋼管規(guī)格和蒸汽介質(zhì)參數(shù)的不同，每隔200-300米設(shè)置一套疏水系統(tǒng)。

2 疏水裝置

疏水裝置是疏水系統(tǒng)中重要的組成部分，它是在工作管中收集凝結(jié)水，并將凝結(jié)水排出工作管的裝置?，F(xiàn)階段國內(nèi)在蒸汽管網(wǎng)中所采用的疏水裝置大致分為上疏水、側(cè)疏水兩種。疏水裝置是預(yù)制直埋蒸汽管道中比較薄弱的部件，所以在管網(wǎng)布置時(shí)應(yīng)充分考慮裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性問題。工程中無論采用哪種方式，都應(yīng)盡可能將疏水裝置安裝在固定墩附近，以減少疏水裝置的位移，降低疏水裝置因位移發(fā)生損壞的可能。如果疏水裝置必須安裝在管道位移較大的位置，應(yīng)加大疏水管外套管和集水罐外套管的外徑尺寸，給疏水裝置的位移留出充足的活動(dòng)空間，防止因工作管位移過大造成擠壓保溫材料的情況發(fā)生。

2.1 上疏水

所謂上疏水就是將管道中的凝結(jié)水通過插入工作鋼管中的疏水管，將集水罐中的凝結(jié)水利用管道中的背壓，將凝結(jié)水從管道上方排出的疏水裝置。其結(jié)構(gòu)見圖1

此種結(jié)構(gòu)在施工過程中安裝方便，在生產(chǎn)廠家內(nèi)做成管件，現(xiàn)場(chǎng)可直接安裝。而且因?yàn)槭杷艿囊鳇c(diǎn)在管道上方，所以疏水管的焊接安裝操作更加方便。因其靠近地面，疏水井可設(shè)置相對(duì)較淺，十分便于今后維護(hù)操作，也減少了土建施工工作量，降低了工程成本。此疏水裝置因疏水管直接穿過工作管，對(duì)蒸汽的流動(dòng)產(chǎn)生了一定的阻力，運(yùn)行時(shí)因氣流沖擊疏水管會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，對(duì)管線的運(yùn)行有一定的影響，但通過使用情況看，此種影響不大，經(jīng)過10余年的運(yùn)行管線運(yùn)行情況良好。上疏水的最大缺點(diǎn)就是在管線中沒有背壓時(shí)起不到排水作用，在管線進(jìn)行水壓試驗(yàn)或停汽后管道中會(huì)有少量存水，管線下次啟動(dòng)時(shí)如果操作不當(dāng)容易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。所以在管線啟動(dòng)時(shí)升壓要更加緩慢，利用背壓將管中的水排凈后再升壓，避免水擊產(chǎn)生。水壓試驗(yàn)排水問題可在施工過程中疏水裝置暫不安裝，用一段放水裸管代替，水壓試驗(yàn)完成后從裸管處將水放凈，之后將裸管割下安裝疏水裝置，焊縫檢測(cè)比普通焊口高一個(gè)等級(jí)。

2.2 側(cè)疏水

側(cè)疏水也是當(dāng)前經(jīng)常使用的一種疏水方式，其將疏水管從工作管底部的集水罐的側(cè)面引出，側(cè)疏水結(jié)構(gòu)如圖2。此種結(jié)構(gòu)可在管道無背壓時(shí)凝結(jié)水照常排放，故在進(jìn)行水壓試驗(yàn)和停止運(yùn)行后可將管道內(nèi)的水排凈，有利于管道的啟動(dòng)操作，減少了水擊的發(fā)生。其疏水管在管道底部，所以在施工時(shí)需開挖較深的操作坑，對(duì)疏水管的安裝操作不便，且疏水井需設(shè)置較深，增加了土建施工量也不利于以后的維護(hù)操作。由于疏水井在整體管道的下部，特別當(dāng)管埋設(shè)較深時(shí)排到疏水井內(nèi)的凝結(jié)水不易排除，不如上疏水因埋設(shè)淺可將凝結(jié)水直接引到附近的下水道，所以下疏水有時(shí)要在疏水井中設(shè)排水裝置，由專門人員定期抽水。側(cè)疏水系統(tǒng)如果將疏水井靠近地表設(shè)置，可以利用疏水管路上的彎頭上返至地表，但此種方式犧牲了側(cè)疏水可以排水將凝結(jié)水排凈的優(yōu)點(diǎn)。

3 疏水器（疏水閥）

疏水器的作用是自動(dòng)、迅速地排出管道中的凝結(jié)水，并能阻止蒸汽逸漏。在排出凝結(jié)水的同時(shí)，排除管線中殘留的空氣和其他非凝性氣體。

選擇的疏水器應(yīng)具如下性能：排凝結(jié)水量大，漏蒸汽量??；能排出空氣；能承受一定的背壓，對(duì)凝結(jié)水流量、壓力和溫度的適應(yīng)性廣，并可在凝結(jié)水流量、壓力和溫度等波動(dòng)的較大范圍內(nèi)工作而不需要經(jīng)常進(jìn)行人工調(diào)節(jié)；體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維修方便等。

現(xiàn)在國內(nèi)直埋蒸汽管道系統(tǒng)中所選用的疏水器主要是熱動(dòng)力型疏水器。熱動(dòng)力型疏水器靠流體動(dòng)力學(xué)原理來自動(dòng)啟閉凝水排孔，其結(jié)構(gòu)原理見圖3。當(dāng)冷凝水流入A孔時(shí)，靠凝結(jié)水壓力頂開閥片，水經(jīng)過環(huán)形槽B，從向下開的小孔排出。在此流動(dòng)過程中，由于凝結(jié)水的比容不變，空氣和凝結(jié)水通暢，閥片常開，連續(xù)排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入時(shí)，頂開閥片，蒸汽在閥片下面的A孔經(jīng)B槽流向出口。在出口孔口處的較低壓力作用下，蒸汽比容隨壓降急劇增大，閥片下面的蒸汽流速激增，使閥片下面的靜壓下降。與此同時(shí)，蒸汽被迫從閥片與閥蓋之間的縫隙沖入閥片上部的控制室，在室內(nèi)建立起足夠高的壓力，迅速將閥片向下關(guān)閉阻汽。

因熱動(dòng)力型疏水器在閥片關(guān)閉后可以起到密封的作用，可以防止排出的凝結(jié)水倒灌回工作管，所以在熱動(dòng)力型疏水器的后面不在需要安裝止回閥。

4 疏水管路及疏水井的布置

疏水管路是連接疏水裝置和疏水閥門的管線，因通過疏水管的熱水溫度也較高，所以應(yīng)考慮疏水管路的熱補(bǔ)償問題。在疏水管路中應(yīng)設(shè)補(bǔ)償彎頭，用作自然補(bǔ)償，彎頭的布置應(yīng)經(jīng)過必要的計(jì)算，應(yīng)力應(yīng)合理，防止疏水管因熱膨脹造成應(yīng)力破壞，影響管線正常運(yùn)行。疏水井中安裝疏水閥門和疏水器，疏水井布置簡(jiǎn)圖見圖4。啟動(dòng)疏水管路在管線系統(tǒng)啟動(dòng)和停止運(yùn)行時(shí)開啟，當(dāng)管線運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)將其關(guān)閉，打開日常疏水管路的閥門，利用疏水器自動(dòng)排水。疏水井應(yīng)分為兩個(gè)井室布置，便于在管線運(yùn)行時(shí)操作人員工作，使工作人員工作時(shí)免受排出的熱水影響。布置在疏水井內(nèi)的所有部件可以在工廠內(nèi)加預(yù)制工成組件，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝。疏水組件應(yīng)在管線吹掃完成之后再安裝，防止吹掃時(shí)管道中的贓物在閥門處堆積，造成閥門阻塞，影響管線正常運(yùn)行。

5 運(yùn)行

在管線正常運(yùn)行前暖管時(shí)，如果管道中還有較多的水，可用空氣壓縮泵將蒸汽管道內(nèi)的水大部分壓出，在暖管時(shí)一定要注意蒸汽壓力緩慢升壓，按疏水系統(tǒng)的前后順序靠整體的壓力逐步將管內(nèi)的少量殘留水和暖管時(shí)產(chǎn)生的凝結(jié)水通過啟動(dòng)疏水管路系統(tǒng)排出，待水基本排凈后才能升壓。管線運(yùn)行期間要有專人對(duì)疏水系統(tǒng)進(jìn)行管理，經(jīng)常檢查疏水的動(dòng)作情況，以防疏水系統(tǒng)失靈影響管線的運(yùn)行。

綜上所述，保證疏水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，合理的設(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，只有這樣才能保證蒸汽管線持久安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]《全國直埋蒸汽管道技術(shù)研討會(huì)論文集》.

[2]《城鎮(zhèn)供熱手冊(cè)》.

Application of drainage system in prefabricated directly buried steam pipe insulation

Li Zhi

Abstract：The paper introduces the prefabricated directly buried steam pipe insulation in drainage system application， the commonly used drainage system structure as well as domestic some commonly used drainage device.

Key words：preformed directly buried steam insulating pipesdrainage systemdrainage devicedrainage valve