长输蒸汽管道保温需注意的几个问题

郑彦渊

（浙江工程设计有限公司，浙江杭州，310002）

随着环保、节能的要求越来越高，各地大力推行热电联产模式，集中供汽、供热。蒸汽管道是连接热源点和热用户的桥梁和生命线。随着区域经济的发展，集中供热的范围也越来越大，不少区域已经超过15公里的半径范围。对长输蒸汽管道，若温降过大，蒸汽由过热过渡到饱和后产生疏水，极大浪费热量，也不利于管道的安全运行。目前，采用常规保温方法，管道每公里温降约为15℃，已无法满足长输要求，需要采用更为高效的保温措施以进一步降低管道温降。

1 实例

以某一园区的蒸汽管网输送项目为例，该项目蒸汽管道设计压力1.4MPa，设计温度325℃，管道规格DN700，一期管道全长约6公里，设计流量175t/h。下面本文将就项目在设计、施工过程中的一些情况做简要介绍。

1.1 保温材料的选用

选择合理的保温材料对减少管道热损失，节约能源，降低工程造价有重要的意义。管道保温材料种类繁多，目前蒸汽管道中较为常用的保温材料有：硅酸钙制品、硅酸铝制品、岩棉、玻璃棉制品等。纳米棉毡是近年来出现的新型保温材料，其隔热效果比传统隔热材料优越2～8倍，取得同样的隔热效果纳米棉毡的厚度仅为传统材料的几分之一。这些保温材料的特性见表1。

表1 各种保温材料的特性

选择主保温材料的原则是：耐温必须满足管道输送介质参数的要求，导热系数应较低，有较高的强度和圆整性，容重小，有较好的性价比等。在上述保温材料中硅酸钙制品属于硬质保温材料，可塑性差，容易碎裂粉化。长输蒸汽管道采用分层保温，硬质保温材料分层施工极为困难，故不予考虑。剩余的四种保温材料均属于软质保温材料，性能各有优缺点。其中，硅酸铝的导热系数较大，岩棉对操作人有一定的污染，玻璃棉制品的推荐使用温度较小，纳米棉的工程造价高，综合考虑以上因素，本项目采用复合保温结构，内层采用纳米棉，外层采用超细玻璃棉。根据业主考核要求：在额定负荷内，每公里管道温降控制在5℃以内。通过圆筒面双层保温散热计算公式确定保温结构如下：内层用10毫米纳米棉层，外层用3层，单层60毫米厚的超细玻璃棉。此外，在每层的保温层外加一层的铝箔反射层起到阻隔水汽、反射热量、保护玻璃棉的作用。经计算10毫米纳米棉外表面温度约为275℃，已能满足玻璃棉的耐热要求。

图1 多层保温结构立体图

1.2 隔热管托

管托是管道的重要组成部分，目前在各化工企业中仍然大量采用管架标准图（HG/T21629）中的T型管托，即将金属立板直接与管道焊接在一起，管托底板放置在管架上。由于立板与管道外表面，底板与管架均直接接触，形成“热桥”作用，将介质热量大量的散发到大气中。对于一般蒸汽管道，由于输送距离较短，管托数量不多，温降有限。长输蒸汽管道由于距离长，管托数量巨大，以本项目为例，全长约6公里管道，约有各类管托620只之多，使用一般管托显然不合适。在项目中采用了RT型隔热管托，其采用管夹形式，在管夹内放入隔热材料，使管道与支架的钢制承力点之间不产生直接接触，从而避免了热桥作用。经测试隔热管托的整体导热系数最大值不超过0.2W/M·K，起到了良好的隔热效果［1］。

在后续的暖管试运行阶段，也发现管夹型隔热管托的不足之处。主要是：由于隔热材料的存在，管夹、钢管与隔热材料之间摩擦系数较小，单靠管夹的螺栓、螺母很难夹紧，故在固定点处仍有轴向位移存在，不能实现完全固定，对管道补偿不利。

1.3 外保护层材料

目前，绝热工程中常用的保护层材料有镀锌铁皮、镀锌铝皮等。镀锌铁皮、镀锌铝皮缺点明显：抗冲击强度较差，极易产生凹陷、开裂等变形，而且时间长了易老化生锈。外保护层一旦遭到破坏，雨水就容易进入保温层，影响保温效果，严重时甚至造成整个保温层脱落。长输蒸汽管道基本采用管墩敷设，管道安装安全度较低，一旦保温层脱落，极易发生伤人事件。本项目中采用的是镀锌铁皮，从使用效果看，确实不理想。该管道敷设在综合管廊上面，陆续还有其他管道施工。在施工中工人不可避免的会踩踏现有管道，部分管段在安装一个月后就出现凹陷、开裂等情况，需要修复，费时费力。

使用环保镁钢可以有效的解决镀锌铁皮、铝皮的老化及强度低的关键问题。这种保护层具有300℃高温时不脆裂、不软化，产品浸水中也不软化，不膨胀［2］。成形后的保护层上可随意踩踏不受损、不变形。而且可以根据用户要求配置成各种颜色的产品，较为美观。

1.4 保温施工

保温施工应该是整个管道安装过程中的一个薄弱环节。业主、监理、施工人员往往对保温工作不够重视，觉得这是一件没有多大技术含量的活，“只要包上就行”，加之施工人员自身素质良莠不齐，对保温中的一些“细节”工作做的不到位，影响保温效果。本项目在暖管试运行阶段就出现部分管道的外保护层脱落的情况，并且多集中发生在靠近弯头处。如图2所示。

经过对有问题的保温段现场拆除、分析发现，保温施工中存在以下几个问题：

（1）弯头与直管段上金属护壳的搭接尺寸较小（最小处仅为30mm），不能满足热膨胀量的要求。该项目中蒸汽管道采用旋转补偿器安装，管道轴向最大热伸长量达400毫米，轴向位移量很大。最后，工程组将搭接尺寸全部改为100毫米以上。

（2）管道金属保护层膨胀部位的环向活动接缝间距不符合规范，规范要求高温管道的间距应为3～4米。现场设置较为随意，间距大的达到了10米以上。

图2 现场外保护层开裂图

（3）垂直处管道保温，未设支撑环。当垂直管道的绝热层高度很大时，由于绝热制品自身重量的作用，底部绝热制品受到很大的压力，当此压力超过绝热层捆扎件的紧度和该制品的耐压强度时，绝热层将出现向下滑落，发生脱落。最后工程组将垂直管道高差大于2m时，增设支撑环，支承面宽度应小于保温层厚度10～20mm。

管道经过整改后，消除了保护层脱落的问题。上述施工问题应该是保温过程中出现的一些共性问题，应该给予重视。

该长输蒸汽管道建成运行后，在流量为额定负荷的60%的条件下，经测算每公里温降约为9℃，折算成额定流量下，达到业主要求。

2 结束语

长输蒸汽管道与普通蒸汽管道相比具有距离长、管径大，轴向位移大的特点，对保温的要求更为严格。在设计、施工过程中应该引起足够的重视，确保管道的温降达到预期要求，创造出良好的经济效益。

［1］高燕，李兴明，殷德庚，等.隔热管托在中高压蒸汽输送管道的应用［J］.化肥设计，2011，（3）：43－45.

［2］动力管道设计手册编写组编.动力管道设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2006，1.