供熱管道無補償直埋方式的優(yōu)缺點

1、<p>　　供熱管道無補償直埋方式的優(yōu)缺點</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高，城市集中供熱因其易控制、能源利用率高，供熱范圍廣和環(huán)境影響較低等優(yōu)勢得到迅速發(fā)展。但隨著城市集中供熱的推廣和室內(nèi)采暖系統(tǒng)采用熱計量，也產(chǎn)生了一系列的問題。對城市集中供熱管網(wǎng)設(shè)計也提出了更高的要求。本文就供熱管道無補償直埋方式的優(yōu)缺點進行分析，提出自己粗淺的看法。 </p><p&g

2、t;　　關(guān)鍵詞：城市集中供熱管網(wǎng)、無補償直埋方式、優(yōu)點、缺點 </p><p>　　中圖分類號：TU995文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　我國對供熱管道直埋無補償研究起步較早。在上個世紀七十年代，北京煤氣熱力工程設(shè)計院就將火力發(fā)電廠汽水管道的設(shè)計理論引入到直埋管道設(shè)計上，該理論

3、對管道應(yīng)力分類，以在溫變應(yīng)力下不出現(xiàn)循環(huán)塑性變形為安定性條件，即安定性分析。在安定性理論驗算下，對運行溫度在85～150℃的直埋供熱管網(wǎng)，一般可不設(shè)補償器直埋敷設(shè)。 </p><p>　　進入九十年代，北歐也意識到了在直埋供熱管網(wǎng)中應(yīng)用彈性理論沒有反映鋼材塑性變形和溫變應(yīng)力破壞的關(guān)系，也沒有充分利用鋼材自身塑性潛力。歐洲也制定了直埋無補償?shù)挠嬎愫驮O(shè)計方法。1999年我國正式頒布實施了《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程

4、》（CJJ/T81－98）。規(guī)程中明確規(guī)定：管道應(yīng)力驗算采用應(yīng)力分類法。然而由于傳統(tǒng)的彈性設(shè)計理論根深蒂固，加之設(shè)計人員保守觀念，供熱管道直埋無補償技術(shù)推廣和應(yīng)用舉步為堅，甚至有不少人認為直埋無補償是天方夜譚，會給管網(wǎng)運行帶來重大事故。2004年建設(shè)部218號公告《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)》中明確將“直埋熱水管道無補償敷設(shè)技術(shù)”列為推廣技術(shù)。2006年建設(shè)部發(fā)布的《建設(shè)事業(yè)“十一五”重點推廣技術(shù)領(lǐng)域》(建科[2006]315號)

5、中將“新型高效采暖空調(diào)與制冷技術(shù)、輸配管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)”列為“十一五”重點推廣技術(shù)。 </p><p>　　國內(nèi)外大量的工程實踐已經(jīng)完全證明了直埋無補償技術(shù)的可行性、實用性和安全性。目前供熱管道直埋無補償設(shè)計方法有兩種：一種是北歐的計算方法，應(yīng)用第四強度理論，采用極限分析，管道安裝時需要預(yù)熱安裝；一種是北京煤氣熱力工程設(shè)計院的計算方法：應(yīng)用第三強度理論，采用應(yīng)力分類、安定性分析，管道安裝冷安裝即可。冷安裝與預(yù)熱安裝相

6、比較更為方便、快捷，易于應(yīng)用和推廣。 </p><p>　　目前，直埋管道敷設(shè)方式主要有無補償和有補償兩種，其中國內(nèi)外在無補償方式是建立兩種不同的理論基礎(chǔ)，一是安定性分析理論，另一是彈性分析理論。 </p><p>　　(1)安定性分析理論 </p><p>　　本世紀60年代由美國機械工程師協(xié)會提出的按應(yīng)力分類法和塑性力學中安定性分析概念為基礎(chǔ)的新的強度設(shè)計規(guī)范（

7、簡稱ASME規(guī)范），該規(guī)范所采用的應(yīng)力分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力及峰值應(yīng)力。由熱力管道內(nèi)壓及外載產(chǎn)生的一次應(yīng)力不是自限性的。由溫差產(chǎn)生的二次此應(yīng)力是自限性的。對不同的應(yīng)力規(guī)定不同的應(yīng)力強度限制值，設(shè)計計算中，以一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的組合形式來進行校核。實踐證明，對于DN500以下的熱力管道的敷設(shè)，采用這種理進行設(shè)計是可行的，也是最簡單的，并證明溫度為150°C以下的直埋管道的直線段，完全可以不裝補償裝置。 </p>&

8、lt;p>　　(2)彈性分析理論 </p><p>　　彈性分析理論是北歐各國設(shè)計直埋管道的依據(jù)，要求供熱管網(wǎng)在工作之前必須進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度是在管道的運行溫度和限制的最低溫度之間。要求預(yù)熱溫度與工作溫度及最低溫度的溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，不得超過管材的許用應(yīng)力。預(yù)熱方式有兩種：敞開式和覆蓋式。敞開式方式不需補償，不必設(shè)固定點，工程造價最低，但管溝敞開時間長。覆蓋式方式，由于土壤摩擦力的影響，管道預(yù)熱的熱應(yīng)力，

9、不能完全被管道的轉(zhuǎn)角所補償，需設(shè)補償器。并且補償器必須在預(yù)熱后焊死以形成一體，補償器之間的距離不得大于最大安裝長度的兩倍，并需在直管段兩端設(shè)固定點，以防止管道彎頭破壞。 </p><p>　　供熱管道無補償直埋方式的優(yōu)缺點 </p><p>　　2.1供熱管道無補償直埋方式的優(yōu)點 </p><p>　　在安裝管道時，首先給管道加熱到一定溫度，然后將管道焊接固定，當管

10、道恢復(fù)到安裝溫度時(溫度降低)，管道預(yù)先承受了一定的拉應(yīng)力。當管道通熱工作時，隨著溫度的升高，管道應(yīng)力為零，當繼續(xù)升溫時，管道的壓應(yīng)力增加，當溫度升到工作溫度時，管道的壓應(yīng)力(熱應(yīng)力)仍小于許用應(yīng)力。這樣，管道可以不用補償裝置而正常工作了。這種無補償方式應(yīng)用第四強度理論，施工時需要對管道預(yù)熱，施工比較麻煩，但國內(nèi)外已有大量工程實踐，理論計算可靠，能確保安全。另一種無補償方式是近幾年由我國北京煤氣熱力設(shè)計院提出的計算方法和應(yīng)力分類采用安定

11、性分析，應(yīng)用第三強度理論。這種方式充分發(fā)揮鋼材塑性潛力，施工方便，無需預(yù)熱。而不是通過管線自然補償和補償器(如方形和波紋管補償器)來解決管道熱伸長量的，從而使熱應(yīng)力為最小；無補償直埋敷設(shè)，簡單地說就是管道在受熱時沒有任何補償措施，而是靠管材本身強度來吸收熱應(yīng)力。 </p><p>　　埋設(shè)深度要考慮管道的穩(wěn)定要求，穩(wěn)定性主要與覆土厚度有關(guān)，一般比有補償埋得深，當采用不預(yù)熱的無補償直埋敷設(shè)管道時，最小覆土深度應(yīng)按《

12、城市熱網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》(CJJ34—90)第7.2.15條執(zhí)行，覆土厚度應(yīng)與管徑大小成正比。 </p><p>　　2.2供熱管道無補償直埋方式的缺點 </p><p>　　施工中溝槽要平整，保證槽底干燥，且需要作200 mm左右厚的細砂墊層，保溫管兩側(cè)及上部至少應(yīng)覆蓋200 mm左右厚的細砂。其目的一是防止硬物損壞保溫外套管，二是利用砂子的流動性，充分填充管道周圍的空隙，以保證足夠的摩擦力。

13、 </p><p>　　管道試壓完畢后，方可進行接口發(fā)泡處理，要注意保證鋼管及高密度聚乙烯外套管表面潔凈及干燥，確定無誤后方可進行熱熔焊或熱風焊，要求接口處外套管、焊條的材質(zhì)與保溫外套管的材質(zhì)相同，且無漏焊處，再將焊接處進行打磨處理，用熱縮帶纏繞、加熱粘貼以加強外套管的聯(lián)接強度后，再進行發(fā)泡處理。發(fā)泡后的孔隙處理同接口處理。 </p><p>　　要按設(shè)計要求進行預(yù)熱，尤其是帶有固定支

14、架的直埋管線，必須按要求進行預(yù)熱。預(yù)熱至設(shè)計溫度時要保證溫度的恒定，供回水溫差不得超過2～3 ℃，并保持到一次性補償器施焊完畢或回填土全部完成方可降溫。對于大口徑管線還要注意預(yù)熱溫度達到均勻，因管線管徑較大，常會發(fā)生管內(nèi)介質(zhì)冷熱不均的情況，應(yīng)適當提高管內(nèi)介質(zhì)流速來解決。 </p><p>　　回填土要分層夯實。回填土的質(zhì)量對于管線的安全運行非常重要，尤其是設(shè)固定墩和一次性補償器的管線更為重要，一定要給予重視。

15、</p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　熱力管線工程運行是否正常直接關(guān)系到居民生活質(zhì)量，在設(shè)計過程中應(yīng)遵循技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用的原則，作為一項系統(tǒng)工程，從管網(wǎng)的設(shè)計到管道的 制造、安裝及管網(wǎng)的啟動運行，每個環(huán)節(jié)都直接影響著工程的成敗。而一項好的設(shè)計可以使產(chǎn)品的性能得以充分發(fā)揮，可以最大限度地減少施工中的困難，可以降低工程造價。因此，