分析直埋敷設(shè)蒸汽管道的保溫節(jié)能工藝

王志良（南京蘇夏工程設(shè)計有限公司,南京　210036）

分析直埋敷設(shè)蒸汽管道的保溫節(jié)能工藝

王志良
（南京蘇夏工程設(shè)計有限公司,南京210036）

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，各種能源的消耗需求也就更大，尤其是熱動力方面，隨著直埋敷設(shè)蒸汽管道技術(shù)的發(fā)展，我國越來越多企業(yè)將其應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中，不過由于這種管道供熱介質(zhì)溫度較高，因此其對保溫效能要求更嚴(yán)格。因此，本文將對直埋敷設(shè)蒸汽管道中節(jié)點處理、補償保溫等問題進(jìn)行分析，進(jìn)一步探討其保溫節(jié)能工藝。

關(guān)鍵詞：直埋敷設(shè)；蒸汽管道；保溫節(jié)能

1　保溫層厚度計算方法

直埋蒸汽管道敷設(shè)的首要任務(wù)就是解決管材及管道保溫的問題。尤其是蒸汽管道在120℃以上的，需采用無縫鋼管管材為佳，通常管道保溫材料采用復(fù)合保溫材料效果更好，即有機結(jié)合的聚氨脂泡沫塑料及巖棉材料。不過此種材質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)為纖維狀，相互連通著孔隙存在較高吸水率，但凡遇上水其保溫性能便達(dá)不到最佳，因此可設(shè)為靠近管道的第一層保溫層材料。此外，低吸水率高閉孔率是聚氨脂泡沫塑料的優(yōu)勢，其防水性能極高是最適合直埋蒸汽管道的材料，但介于此種材質(zhì)耐溫效果不佳，最高僅達(dá)到120℃，所以在靠近巖棉管殼外側(cè)第二層保溫層設(shè)為保溫材料為宜。從而方能實現(xiàn)二者互補性能優(yōu)勢，通力發(fā)揮各自的保溫作用。由于聚氨酯泡沫塑料強度不足，還需為其設(shè)置保護(hù)層，可在外設(shè)置聚氯乙烯塑料以2㎜厚為佳。此外，為大幅度提高加快施工質(zhì)量的進(jìn)程，需在工廠內(nèi)將復(fù)合保溫層和無縫鋼管組合成一體。

考慮到直埋蒸汽管道內(nèi)蒸汽溫度各異，在設(shè)計直埋蒸汽管道時，要注意聚氨脂保溫層和巖棉保溫層厚度的計算。以圖1所示。

圖1　保溫結(jié)構(gòu)圖

在公式2、3的計算中需要先確定兩個量即t2、t3，但介于120℃是氨酯保溫層最高耐熱溫度，所以可初步確定100℃=t2，35-40℃為t3，不計忽略鋼管管壁與保護(hù)層熱阻，保溫層厚度按公式2、3便可求出。以規(guī)格為D325×8的管道為例，且直埋熱力管道蒸汽溫度為180℃，計算該管道復(fù)合保溫管的保溫層厚度如下所示：

表1　保溫層厚度與管徑、蒸汽溫度的關(guān)系

2　直埋敷設(shè)蒸汽管道的保溫節(jié)能工藝

（1）保溫要求。由于直埋敷設(shè)蒸汽管道有輸送高溫蒸汽和直埋敷設(shè)要求，所以有這幾點保溫要求：1）必須隔絕鋼管和保溫材料，在設(shè)計時要考慮保溫材料要使用不同材質(zhì)的；2）除對保溫材料要求的基本直埋管道要求外，還要求有極高的防水防漏功能，以便管道大幅度提高其安全性和運行的可靠性；（2）保溫材料性能的要求。1）選擇憎水性吸水率小的材料制作無機保溫層，但由于管道導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強度一低一高，所以采用憎水巖棉和玻璃棉這兩種材料最佳；2）因有機保溫層必須進(jìn)行整體鑄造，以防止出現(xiàn)焊縫現(xiàn)象，促進(jìn)無機保溫層和外保護(hù)管相互銜接，所以，該保溫層最佳采用材料為憎水聚氨酯泡沫塑料；3）為確保整體防水性能和保溫性能顯著性的提高，最好采用鋼套鋼結(jié)構(gòu)的外套管，且采用多層防腐結(jié)構(gòu)做管道防腐層，可實現(xiàn)防腐節(jié)能效果；（3）保溫層厚度計算依據(jù)。計算直埋蒸汽管道保溫層厚度的經(jīng)濟(jì)性算法并非常規(guī)算法，其計算應(yīng)當(dāng)基于管道及土壤傳熱性計算。通過分析直埋蒸汽管道傳熱機理，發(fā)現(xiàn)影響保溫厚度計算的因素有這幾點：土壤不同的性質(zhì)；直埋敷設(shè)管道的深度；各種鋼管的規(guī)格直徑；各類保溫材料的效果和性能；以及傳輸蒸汽時最高的蒸汽溫度。

3　總結(jié)

綜上所述，直埋蒸汽管道要想實現(xiàn)更好保溫節(jié)能的效果，首先是要計算保溫層厚度，以最佳的厚度保證管道散熱損失降到最低，其次便是選擇合適的材料和保溫類型，從而達(dá)到保溫節(jié)能的效果。但現(xiàn)階段我國還不具備完善成熟的保溫節(jié)能工藝，所以還需要更多相關(guān)人士進(jìn)行深入的研究探析。