化工排水中聚乙烯缠绕结构壁管道系统的设计和应用

刘志芬

摘要:在国家建设部积极培育和引导下,我国无压埋地塑料排水管行业迅速发展。目前HDPE塑料管道在市政工程中得到了广泛的应用,聚乙烯缠绕结构壁管可以将管道和管件(检查井)组成封闭的管道系统,在化工及医药企业排水管道设计和应用方面积累了一些经验。文章介绍了化工排水中聚乙烯缠绕结构壁管道系统的设计和应用。

关键词:聚乙烯缠绕结构壁管道系统;化工排水;排水管道;系统设计

中图分类号:TU992文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)10-0024-02

近年来在国家建设部积极培育和引导下,我国无压埋地塑料排水管行业有了迅速的发展。塑料管道在市政工程建设项目的雨、污排水工程中得到了广泛的应用,但在化工企业项目中腐蚀性污水排水管的应用仍需要加强和引导。目前国家对环境保护非常重视,聚乙烯缠绕结构壁管道系统将管道和检查井连接在一起,组成了一个封闭的管道系统,做到不渗不漏,大大地减少了污染,而且安装快捷方便,在化工企业排水的应用中体现出非常优越的性能。现已经成功应用的有内蒙古大路煤化工基地的污水管道系统,石家庄维生药业有限公司的排水系统,河北铬盐化工厂的排水系统等多家化工企业,运行效果良好,下面就聚乙烯缠绕结构壁管道系统的技术特性、设计和安装进行介绍和讨论。

一、聚乙烯缠绕结构壁管道系统的技术特性

聚乙烯缠绕结构壁管道系统由聚乙烯缠绕结构壁管和检查井构成。聚乙烯缠绕结构壁管是以高密度聚乙烯为主要原料,采用热态缠绕成型工艺,以聚丙烯单壁波纹管为辅助支撑结构制成的特殊结构壁管材。管材标准长度为6米,管内径范围为ф300～ф3000mm。该管材具备配套管件及检查井可组成完整的管道系统,且独有的同材质承插口电熔连接技术保证了管道系统100%无渗漏,管道使用寿命长;并具有耐腐蚀、绿色环保、重量轻、柔韧性好等优点。下面是该管材技术的特性:

(一)热态缠绕成型熔缝质量高

聚乙烯缠绕结构壁管是从挤塑机口模挤出的190℃的平料带和U型料带,按预定的位置均匀的缠绕在加热的滚筒模具上加工制成,保证了结构壁管熔接缝质量。特别是结构设计中平料带的熔接缝被包覆支撑管所覆盖,提高了管材的整体质量。

(二)具有零渗漏的优异连接性能(独一无二的一体化连接技术)

聚乙烯缠绕结构壁管的连接采用在承口预埋电熔丝同材质承插电熔连接技术,连接质量高,接口零渗漏,保证了管道整个系统运行的安全性,避免了因接口渗漏造成地下水污染和路面塌陷等问题的发生,延长了道路的使用年限。同时有效地保护了土质和地下水源不受污染。

(三)聚乙烯缠绕结构壁管道系统配件齐全

聚乙烯缠绕结构壁管可以用缠绕的实壁管二次加工制成各种配套管件、检查井等,如二通、三通、四通等,与管道连接组成完整的管道系统。

(四)抗腐蚀、耐老化、使用寿命长

高密度聚乙烯具有极强的耐化学药品腐蚀和侵蚀的能力,因此聚乙烯缠绕结构壁管在输送腐蚀性流体或在腐蚀性土壤中敷设时,不需防腐处理,环保性能大大优于其它管材,在化工企业的排水应用中体现出非常大的优越性。

(五)安装性能优异

聚乙烯缠绕结构壁管重量轻,便于运输;沟槽开挖土方量小,不需混凝土垫层和混凝土管基,验槽合格后即可直接敷管,可做到边开挖、边下管、边回填,安装方便快捷,大大缩短了工期。可采用闭气检验代替闭水试验,既加快了验收速度,又节省了闭水试验中繁杂的工作和大量的试验费用。

二、聚乙烯缠绕结构壁管的管道系统设计

(一)聚乙烯缠绕结构壁管材的设计及计算

聚乙烯缠绕结构壁管道工程首先用CECS164:2004标准进行验证设计,核实无误后再用用德国排污协会ATV-A127静力计算方法校核,设计出合适的管材型号用于管道工程。管型的选择可以利用静力计算软件系统,根据每个工程中不同管段的地形、埋深、土质、荷载及有无地下水等工程条件的变化,连续选择最适合每一个管段的管材型号,达到最优化设计,从而节省工程投资。选定的每一个聚乙烯缠绕结构壁管产品都要进行短期(1分钟)和长期(50年)的强度、刚度、稳定性校核,以满足管道系统的安全可靠。

(二)聚乙烯缠绕结构壁管道系统的计算和设计

1.管道系统的计算。根据化工企业项目管道和工程条件选定管型后,按照排水管道系统的施工图设计图纸中每个井段的长度和坡降的设计值计算出整个管道系统中每一井段的实际的有效管道长度,并计算每一管段中的非标准长度管的有效尺寸。然后根据施工图设计图纸每个检查井的直径、标高及支管的管径和标高计算每个检查井的高度及支管的位置、方向和有效尺寸,并标明各个支管的有效长度和流水方向。

2.管道系统的设计。工程项目中排水系统的每个检查井的直径、流水方向和接入管支管的位置、方向和管径都不尽相同,根据前面的计算结果,对每个检查井分别进行设计,设计图纸中应标明检查井的高度、主管道的长度、流水方向,以及其它接入管的直径、长度、位置和方向。将所有检查井设计完毕后,进行整个排水管道系统管线的安装设计,画出管道系统的安装图。

三、聚乙烯缠绕结构壁管道系统的安装和验收

聚乙烯缠绕结构壁管道系统的安装重点是管道与检查井的连接,因该管材的连接方式是承插口电熔焊接连接,所以管道安装必需按照一个方向进行顺序安装。经过几年的应用,累了一些安装施工的经验,施工工艺总结如下:

(一)聚乙烯缠绕结构壁管道及检查井下槽

管道沟槽验收完毕后,按照管道系统设计图纸将管材和检查井按要求的次序和位置下槽,将管材、检查井平稳地放在沟槽内,管材插口方向为流水方向。

(二)管道系统的对接和调整

管道和检查井对接之前要将管材的电熔丝抽头位置调整至正上方,检查和核对管材和检查井的尺寸、编号是否符合设计图纸的要求,并仔细检查电熔丝是否完好,对管道的承、插口工作面全部都要擦洗,保证工作面干燥、清洁。再对管道和检查井进行对接,调整管道及检查井的中心线与设计中心线重合,以保证整条管线与设计走向一致。

(三)管道系统的焊接

聚乙烯缠绕结构壁管道系统采用承插口电熔焊接的接口方式。管道及检查井的焊接是整个电熔焊接工艺的关键工序,由专业作业人员全过程监控。使用专用电熔焊机,对于不同直径的管道,调整电熔焊机的工作时间和焊接电流,在冬季和夏季气温变化较大的时候,可对焊接时间进行适当调整(增加或减少),来满足工艺要求。当管道接口表面温度低于60度时才可以拆除锁紧夹具,达到常温时按施工规范的要求进行回填。

(四)管道系统的验收

对管道严密性检验可采用闭气或闭水两种试验方法。在北方缺水地区管道严密性检验一般采用闭气检验,可参照CECS19:90《混凝土排水管道闭气检验标准》。在南方地区一般采用闭水试验,可参照GB50268-97《给水排水管道工程施工及验收规范》。采用以上两种方法各有优劣,我们推荐采用闭气试验,因为采用闭气试验,不需用水,且不需要24小时浸泡时间,成本低,进度快。

四、聚乙烯缠绕结构壁管道系统在化工排水中的应用示例

这几年聚乙烯缠绕结构壁管道系统在化工排水中的应用较多,几个典型的工程应用示例如下。主要有内蒙古大路煤化工基地的污水管道系统,石家庄维生药业有限公司的排水系统,河北铬盐化工厂等。

1.内蒙古大路煤化工基地污水管道系统,工程条件为:沙土地,覆土深度8-10米,有地下水且靠近黄河,设计管材型号为ISO标准SN4级别,管径有DN1600、DN1400、DN1200、DN1000、DN800、DN600、DN500等,主要应用在包括纬一路、纬二路、纬四路、纬六路、纬七路、锦园路等几条区内道路的污水管道工程中,由近十公里管道和200多个检查井组成了一个整体封闭的的污水管道系统,目前已投入使用且运行良好。

2.石家庄维生药业维有限公司的排水管道系统,包括山梨醇生产、维C生产车间及厂内主排水管道三条排水管道,设计管材型号为ISO标准SN2级别,管径有DN1000、DN800、DN600、DN500 DN400、DN300等,使用了近5公里管道和100多个检查井。维生药业的生产废水酸性很强,使用聚乙烯缠绕结构壁管道系统后效果很好。

3.河北铬盐化工厂的生产废水有很强的腐蚀性和污染性,几年来在新上项目及改造项目中使用DN300～DN800了聚乙烯缠绕结构壁管道和管件系统,有效地保护了企业周围的耕地和环境不受污染。

五、结语

通过以上的讨论和叙述,聚乙烯缠绕结构壁管道系统在化工排水中的应用体现了优越的性能。经过近几年在多个化工企业排水工程中的实际应用,显示了聚乙烯缠绕结构壁管道系统能够保证地下污水管网的安全使用和运行,有效保护地下水资源和生态环境,为国家的可持续发展保驾护航。

参考文献

[1]蔡洁茵,等.CECS164:2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程[S].

[2]牛建英,等.GB/T19472.2聚乙烯(PE)缠绕结构壁管道系统第二部分:聚乙烯缠绕结构壁管材[M].