電預(yù)熱技術(shù)在大唐戶縣第二熱電廠熱力管網(wǎng)中的應(yīng)用

趙重珂

摘 要：電預(yù)熱技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的一種熱水直埋管道施工技術(shù)。論文對(duì)電預(yù)熱技術(shù)在大唐戶縣第二熱電廠熱力管網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了電預(yù)熱技術(shù)在熱力管網(wǎng)施工中的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)說(shuō)明了電預(yù)熱技術(shù)在熱力管網(wǎng)施工中需要主義的一些問題，對(duì)電預(yù)熱技術(shù)在熱力管網(wǎng)施工中的應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電預(yù)熱技術(shù)；熱力管網(wǎng)；應(yīng)用；優(yōu)勢(shì)；注意問題

中圖分類號(hào)：TK313 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0118-02

1 直埋管道安裝方式及特點(diǎn)

直埋管道的安裝方式包括無(wú)補(bǔ)償安裝、有補(bǔ)償安裝以及預(yù)熱安裝三種方式[1]。

1.1 無(wú)補(bǔ)償安裝

采用無(wú)補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行安裝的管道在施工的同時(shí)就能夠直接進(jìn)行回填，整體焊接管道時(shí)的溫度與回填時(shí)的環(huán)境溫度相同，在管網(wǎng)中最大限度地減少甚至完全取消補(bǔ)償器以及固定支架。但是由于管網(wǎng)運(yùn)行過程中會(huì)形成較大的溫差，會(huì)導(dǎo)致管道中的錨固段的軸向應(yīng)力增加，因此如有必要需要對(duì)管道進(jìn)行強(qiáng)化處理。

1.2 有補(bǔ)償安裝

采用有補(bǔ)償安裝的管網(wǎng)，通過補(bǔ)償器吸收管道運(yùn)行過程中產(chǎn)生的膨脹變形，管道中的軸向應(yīng)力非常小。但是由于管網(wǎng)安裝過程中需要大量應(yīng)用補(bǔ)償器和固定支架，會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)整體施工成本大幅度上升（見圖1）。

1.3 預(yù)熱安裝

預(yù)熱安裝是介于前面兩種安裝方式之間的一種安裝方式，管溝在回填之前，管道的一半膨脹變形已經(jīng)提前釋放，管道的軸向應(yīng)力降到無(wú)補(bǔ)償安裝的一半左右，基本上不需要補(bǔ)償器和固定支架，管網(wǎng)的安全性和施工成本得到了較大幅度的提升。

通過上面對(duì)無(wú)補(bǔ)償安裝、有補(bǔ)償安裝和預(yù)熱安裝三種技術(shù)的簡(jiǎn)單分析可以看出，如果考慮到管網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，預(yù)熱安裝是最佳的管道直埋敷設(shè)方式。預(yù)熱安裝技術(shù)在管網(wǎng)設(shè)計(jì)溫度大于140℃、管路直徑較大的管道敷設(shè)施工中的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的尤為明顯[2]。

2 電預(yù)熱技術(shù)基本原理

采用電預(yù)熱技術(shù)進(jìn)行管道預(yù)熱時(shí)，主要時(shí)通過電預(yù)熱專用設(shè)備向需要預(yù)熱的管道提供一個(gè)低電壓、高電流的電能，將供回水管道作為電阻通過電纜進(jìn)行連接，從而與電預(yù)熱專用設(shè)備形成一個(gè)回路，在通電之后將鋼管溫度加熱到設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度。預(yù)熱設(shè)備輸出的電壓值不高于60V，輸出的電流根據(jù)管道的材料進(jìn)行選擇，通常在3000A～5000A之間[3]。

相對(duì)于其它的預(yù)熱方式而言，電預(yù)熱技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的明顯優(yōu)勢(shì)：

（1）施工條件要求相對(duì)較為簡(jiǎn)單，不需要在管道中安裝一次性補(bǔ)償器以及固定支架，能夠降低施工成本，同時(shí)還能提高施工效率，確保施工質(zhì)量。（2）熱消耗量相對(duì)其它預(yù)熱技術(shù)更小，而且預(yù)熱效果較好，預(yù)熱時(shí)間較短。（3）電預(yù)熱專用設(shè)備的體積較小、重量輕、操作便捷、無(wú)振動(dòng)和噪音，能夠適應(yīng)流動(dòng)作業(yè)的要求。（4）適用范圍較廣，能夠滿足DN50～1200mm的管道。（5）采用了低電壓預(yù)熱，因此能夠很好地保證施工安全。（6）由于不需要安裝補(bǔ)償器，避免可拆卸連接導(dǎo)致的泄漏隱患，有效降低了維修的成本。

3 電預(yù)熱技術(shù)工程實(shí)力應(yīng)用

當(dāng)前，電預(yù)熱技術(shù)在集中供熱直埋熱水管網(wǎng)工程中進(jìn)行了大量的應(yīng)用，也取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)，下面以大唐戶縣第二熱電廠熱力管網(wǎng)工程為例，對(duì)電預(yù)熱技術(shù)在熱力管網(wǎng)工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

大唐戶縣第二熱電廠位于陜西省顯示戶縣余下鎮(zhèn)，該熱電廠擁有兩臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，大唐戶縣第二熱電廠2015年與2016年全年售熱量（包含老廠區(qū)）基本持平，均為195萬(wàn)GJ，而考慮到2017年長(zhǎng)安區(qū)供熱為新的熱負(fù)荷增長(zhǎng)點(diǎn)，按照采暖季售熱量150萬(wàn)GJ預(yù)計(jì)，全年售熱量預(yù)計(jì)將達(dá)到約245萬(wàn)GJ（不包含老廠區(qū)）。同時(shí)，預(yù)計(jì)大唐戶縣第二熱電廠2017年將新增用熱面積43.7萬(wàn)m2。對(duì)于新增供熱而言，需要進(jìn)行大面積的熱力管網(wǎng)建設(shè)。電預(yù)熱技術(shù)的選用對(duì)于成本的控制以及管網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性而言非常重要。以某段DN1000mm管道電預(yù)熱為例，對(duì)電預(yù)熱在工程中應(yīng)用的實(shí)際效果進(jìn)行了討論。

3.1 預(yù)熱管道基本參數(shù)

工作鋼管的直徑為Φ1020×12；長(zhǎng)度780m；設(shè)計(jì)供回水運(yùn)行溫度分別為135℃和70℃，安裝溫度為13.5℃，預(yù)熱溫度為72℃；計(jì)算預(yù)熱伸長(zhǎng)量為Δl=525mm；預(yù)熱時(shí)土壤回填至管徑的1/4位置。

3.2 管道的預(yù)熱溫度與時(shí)間變化的關(guān)系曲線

從圖2可以看出，在預(yù)熱的過程中，管道的溫度上升斜率基本上保持較為均勻的變化趨勢(shì)，這說(shuō)明管道的加熱速度較為均勻平穩(wěn)，波動(dòng)不大，這樣能很好的確保預(yù)熱管道的應(yīng)力得到充分釋放，這也是實(shí)現(xiàn)良好預(yù)熱效果的基礎(chǔ)。

3.3 管道伸長(zhǎng)量與時(shí)間變化關(guān)系曲線

從圖3來(lái)看，在預(yù)熱的最初2個(gè)小時(shí)內(nèi)，由于管道中溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的軸向力與土壤的靜摩擦力基本處于平衡的狀態(tài)，因此在預(yù)熱開始的階段，管道的熱伸長(zhǎng)量非常小。而隨著溫度的繼續(xù)上升，管道中的溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的軸向力不斷增加，打破了與土壤靜摩擦力之間的平衡，管道的膨脹量基本保持直線勻速上升的狀態(tài)。

3.4 管道長(zhǎng)度與伸長(zhǎng)量變化的關(guān)系曲線

圖4為管道長(zhǎng)度與管道伸長(zhǎng)量變化的關(guān)系曲線，在預(yù)熱管道上雖然并未設(shè)置固定點(diǎn)，但是實(shí)際上在預(yù)熱管道0～48m之間會(huì)自然形成一個(gè)伸長(zhǎng)量為零的駐點(diǎn)，而且在駐點(diǎn)的兩側(cè)，管道的伸長(zhǎng)量的增加曲線會(huì)沿直線發(fā)生變化，斜率保持不變，這表明管道的預(yù)熱較為均勻，不存在未預(yù)熱的管段。

3.5 電預(yù)熱在熱力管網(wǎng)安裝中應(yīng)用需要注意的問題

3.5.1 預(yù)熱時(shí)間的選擇

管道的預(yù)熱應(yīng)該盡量避開冬季施工，戶縣冬季的溫度較低，其中11月平均溫度在3～12℃之間，12月最低溫度基本在0℃以下，管道的伸長(zhǎng)量較大，預(yù)熱需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，如果條件允許，應(yīng)該盡量選擇在夏季進(jìn)行熱力管網(wǎng)的施工。endprint

3.5.2 施工準(zhǔn)備

第一，在進(jìn)行電預(yù)熱施工之前，應(yīng)該完成預(yù)熱管段接頭處的保溫工作，管溝應(yīng)該回填到管道高度3/4的位置。

第二，如果管道需要提前做了水壓試驗(yàn)，則需要確保在預(yù)熱時(shí)將管道中的水全部排空。

第三，在預(yù)熱設(shè)備的兩側(cè)分別設(shè)置標(biāo)尺，設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量應(yīng)該等于兩側(cè)伸長(zhǎng)量之和。

第四，利用端帽對(duì)預(yù)熱管段的兩側(cè)進(jìn)行密封，避免氣體流通，影響預(yù)熱效果。

第五，對(duì)供水和回水管道上是否存在短路連接進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)短路連接點(diǎn)，則應(yīng)該對(duì)預(yù)熱的管段進(jìn)行調(diào)整，避開短路點(diǎn)。

第六，對(duì)預(yù)熱設(shè)備及電纜的連接進(jìn)行檢查，確保正確接線。

3.5.3 管溝回填要求

當(dāng)管道達(dá)到設(shè)計(jì)的伸長(zhǎng)量之后，應(yīng)該開始管溝的回填施工。為了對(duì)管道的回縮量進(jìn)行控制，每回填200～300mm進(jìn)行一次夯實(shí)，按照預(yù)熱管段兩端向中間的順序進(jìn)行回填施工[5]。

3.5.4 實(shí)際預(yù)熱溫度

熱伸長(zhǎng)量時(shí)控制預(yù)熱效果的唯一可操作量，如果不同預(yù)熱管段在預(yù)熱回填之后，隨著溫度的不斷下降，原有的管道伸長(zhǎng)量將會(huì)出現(xiàn)不同程度的減少，這必然會(huì)對(duì)預(yù)熱的效果產(chǎn)生影響。通過記錄的熱伸長(zhǎng)量的回縮量，能夠?qū)π碌念A(yù)熱溫度進(jìn)行推算，即實(shí)際需要達(dá)到的預(yù)熱溫度，計(jì)算公式如下[4]：

公式中的表示實(shí)際預(yù)熱溫度；表示記錄的管道熱伸長(zhǎng)量的回縮量；表示安裝時(shí)的溫度；表示預(yù)熱管道的長(zhǎng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

熱力管網(wǎng)施工電預(yù)熱安裝是一種安全可靠的管道安裝方式，相對(duì)于其它管道施工方式而言，具有施工要求簡(jiǎn)單，不需要在管道中安裝一次性補(bǔ)償裝置和固定支架，熱消耗量小、預(yù)熱效果好、效率高等特點(diǎn)。在大唐戶縣第二熱電廠熱力管網(wǎng)建設(shè)中可以廣泛采用，但是在應(yīng)用過程中，需要注意對(duì)安裝時(shí)間的合理選擇，同時(shí)做好施工控制和預(yù)熱溫度計(jì)算，全面保障安裝效果。

參考文獻(xiàn)

[1]周抗冰，王松濤.電預(yù)熱技術(shù)在城鎮(zhèn)供熱直埋保溫管道安裝中的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2006，（4）：16-20.

[2]齊科武，田陽(yáng).淺談供熱管道電預(yù)熱施工新技術(shù)[J].安裝，2009，（7）：22-23.

[3]梁予波，李愛華.電預(yù)熱在城市熱水供熱管網(wǎng)施工中的應(yīng)用[J].科技資訊，2008，（5）：90.

[4]菅春利.供熱直埋管道電預(yù)熱設(shè)計(jì)方法的研究[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，21（11）：187-190.endprint