对蒸汽管道直埋技术的分析探讨

邵志光　王帅

摘 要：随着我国经济的快速发展和科技水平的不断提升，新建热电厂与部分火电厂改为热电厂等工程也越来越多，蒸汽管网传统的架空、管沟等敷设方法已无法适应当下的工程发展需求。直埋蒸汽管道由于具有占地面积小、耗费能源少、敷设便利和防水性能好等优势，在各类工程当中受到了广泛的应用。合理应用蒸汽管道直埋技术对于工程的顺利开展具有十分重要的现实意义。本文将对直埋蒸汽管道的技术做出浅要的分析。

关键词：蒸汽管道；直埋技术；结构；分析

1 直埋蒸汽管道的概述

直埋蒸汽管道主要由工质管、内层、保温层、有机保温层和外钢管共同构成。其中工质管即为工作钢管，主要用来输送介质；内层是为减少工质管伸缩时的摩擦阻力和对保温层的破坏而包裹在工质管外的5mm-8mm软质保温材料减阻层，由于其具有一定的延伸和回弹性，因此能够有效地减少路面振动给工质管带来的影响；保温层是为了支撑结构在内层外用硬质保温瓦块制作而成的；有机保温层是固定与结合主保温、外钢管的聚氨酯发泡层，通常采用的是厚度≤40mm且耐温>150℃的聚氨酯；外钢管主要具有承压、防腐、防护的功能，有效地减少了直埋设计当中复土压力所产生的内钢管摩擦力。目前蒸汽直埋管道的结构主要分为内滑动型和外滑动型，其结构组成与特点如表1所示。

2 蒸汽管道直埋技术的分析

蒸汽直埋管道，特别是t≥250℃且P≥1.0MPa的高温蒸汽直埋管道具有一定的高压、高温和高危险性，其技术含量要比t≤150℃且p≤1.3MPa的热水直埋管道高很多，因此在进行蒸汽管道直埋时必须通过准确的计算和设计来确保工程的质量。

2.1 保温和热力计算

（1）保温层厚度的计算。直埋蒸汽保温管道可通过无内热源稳态一维圆筒导热的相关原理来做出计算，依据能量守恒定律将保温层上任意半径为r的位置所对应的温度用微分表达式表示为：。在工程的计算当中一般先对保温管道保温外表面温度tw进行确定，在无法确定其外表面温度时可以根据公式tw=33.4+0.028（t1-50）（其中t1表示工作钢管半径rt所对应的温度）来进行计算，从而确定边界条件，而后通过积分和傅里叶定律推导出热流量Q的计算公式，并通过对相关表达式的联解计算出保温层的厚度，由于联解过程的计算相对复杂，相关专业设计人员可以把相应的公式编为计算机应用程序来方便计算，并借助对保温管道外表面温度的调整来做到对保温厚度的进一步调整，根据如下公式来对散热损失进行有效的控制：

（2）管道的温降。对于输送距离短的蒸汽管道可在已知流量的基础上选择合适的流速（如表2所示）并依据蒸汽管道的管径线算图在不考虑沿途管道压力损失、温降的情况下来对输送管道的管径进行确定。

在对一些大型蒸汽管网的压力损失时，必须在重视其密度变化因素的前提下来确定其蒸汽平均密度，从而进一步计算出管道的热损失、温降以及实际蒸汽平均密度。管段热损失的计算公式与蒸汽温度降分别为：Q=3.6q（t1-tr）Lzα，△t=Q/（1000GCp）（其中Lz表示计算管段直线长度；α表示热损失的附加系数，通常为1.05-1.2；△t表示蒸汽的温度降，℃；G表示计算管段的蒸汽流量，t/h；Cp表示计算管段平均定压比热容，KJ/Kg.℃）。

2.2 管道的敷设

（1）工作钢管设计。钢套钢结构当中的工作钢管、保温层中间往往会设置一层耐磨减阻层，以确保热膨胀状态下的工作钢管可以在较小的摩擦阻力下自由延伸，并且在两个钢管间设置相应的导向支架来保证工作钢管、保护钢管同心。在直管段可以根据相关推力公式来计算出固定节G的推力，从而进一步计算出工作钢管的整体强度；在弯管段的设计当中应当于离弯头不远处设置相应的固定节，并同样利用推力合成方法来计算出固定节的推力。在对设计压力下所产生的环向应力做出强度验算时，需确保管道最不利点的合成应力不大于计算温度下的管材基本许用应力。

（2）保护钢管设计。由于保护钢管和土壤有着直接的接触，因此需利用特加强级环氧煤沥青等来对其做好防腐处理，通常在设计、施工中会在管道周围填上150mm的沙来确保不刮坏防腐层的同时使管道、土壤间具有准确的摩擦系数，以便于计算管道的摩擦力，并且应当在保护钢管上设置钢筋混凝土固定墩来对其进行固定。另外，考虑到保护钢管具有38℃-50℃的温度，因此必须合理利用无补偿、有补偿、一次性补偿方法来对保护钢管进行热补偿。

3 总结

近年来热力管道直埋敷设因其独特的优势在工程当中受到了广泛的应用，随着我国《城镇直埋供热管道工程技术规程》的颁布与实施，给管径在DN500以下的热水管道敷设提供了施工标准与技术依据，然而目前我国对于蒸汽管道直埋敷设技术还缺乏相应的规范或技术规程。要想确保直埋蒸汽管道的工程质量，相关技术人员必须结合实际情况来合理地设计保温结构，从而保证工程的可靠运行。

参考文献：

[1]周善植.高温蒸汽管道地下直埋敷设的若干问题分析[J].科技传播，2013（23）：71-72.endprint