分析直埋敷设蒸汽管道的保温节能工艺

王志良（南京苏夏工程设计有限公司,南京　210036）

分析直埋敷设蒸汽管道的保温节能工艺

王志良
（南京苏夏工程设计有限公司,南京210036）

摘要：随着我国经济的持续增长，各种能源的消耗需求也就更大，尤其是热动力方面，随着直埋敷设蒸汽管道技术的发展，我国越来越多企业将其应用到生产当中，不过由于这种管道供热介质温度较高，因此其对保温效能要求更严格。因此，本文将对直埋敷设蒸汽管道中节点处理、补偿保温等问题进行分析，进一步探讨其保温节能工艺。

关键词：直埋敷设；蒸汽管道；保温节能

1　保温层厚度计算方法

直埋蒸汽管道敷设的首要任务就是解决管材及管道保温的问题。尤其是蒸汽管道在120℃以上的，需采用无缝钢管管材为佳，通常管道保温材料采用复合保温材料效果更好，即有机结合的聚氨脂泡沫塑料及岩棉材料。不过此种材质内部结构为纤维状，相互连通着孔隙存在较高吸水率，但凡遇上水其保温性能便达不到最佳，因此可设为靠近管道的第一层保温层材料。此外，低吸水率高闭孔率是聚氨脂泡沫塑料的优势，其防水性能极高是最适合直埋蒸汽管道的材料，但介于此种材质耐温效果不佳，最高仅达到120℃，所以在靠近岩棉管壳外侧第二层保温层设为保温材料为宜。从而方能实现二者互补性能优势，通力发挥各自的保温作用。由于聚氨酯泡沫塑料强度不足，还需为其设置保护层，可在外设置聚氯乙烯塑料以2㎜厚为佳。此外，为大幅度提高加快施工质量的进程，需在工厂内将复合保温层和无缝钢管组合成一体。

考虑到直埋蒸汽管道内蒸汽温度各异，在设计直埋蒸汽管道时，要注意聚氨脂保温层和岩棉保温层厚度的计算。以图1所示。

图1　保温结构图

在公式2、3的计算中需要先确定两个量即t2、t3，但介于120℃是氨酯保温层最高耐热温度，所以可初步确定100℃=t2，35-40℃为t3，不计忽略钢管管壁与保护层热阻，保温层厚度按公式2、3便可求出。以规格为D325×8的管道为例，且直埋热力管道蒸汽温度为180℃，计算该管道复合保温管的保温层厚度如下所示：

表1　保温层厚度与管径、蒸汽温度的关系

2　直埋敷设蒸汽管道的保温节能工艺

（1）保温要求。由于直埋敷设蒸汽管道有输送高温蒸汽和直埋敷设要求，所以有这几点保温要求：1）必须隔绝钢管和保温材料，在设计时要考虑保温材料要使用不同材质的；2）除对保温材料要求的基本直埋管道要求外，还要求有极高的防水防漏功能，以便管道大幅度提高其安全性和运行的可靠性；（2）保温材料性能的要求。1）选择憎水性吸水率小的材料制作无机保温层，但由于管道导热系数和抗压强度一低一高，所以采用憎水岩棉和玻璃棉这两种材料最佳；2）因有机保温层必须进行整体铸造，以防止出现焊缝现象，促进无机保温层和外保护管相互衔接，所以，该保温层最佳采用材料为憎水聚氨酯泡沫塑料；3）为确保整体防水性能和保温性能显著性的提高，最好采用钢套钢结构的外套管，且采用多层防腐结构做管道防腐层，可实现防腐节能效果；（3）保温层厚度计算依据。计算直埋蒸汽管道保温层厚度的经济性算法并非常规算法，其计算应当基于管道及土壤传热性计算。通过分析直埋蒸汽管道传热机理，发现影响保温厚度计算的因素有这几点：土壤不同的性质；直埋敷设管道的深度；各种钢管的规格直径；各类保温材料的效果和性能；以及传输蒸汽时最高的蒸汽温度。

3　总结

综上所述，直埋蒸汽管道要想实现更好保温节能的效果，首先是要计算保温层厚度，以最佳的厚度保证管道散热损失降到最低，其次便是选择合适的材料和保温类型，从而达到保温节能的效果。但现阶段我国还不具备完善成熟的保温节能工艺，所以还需要更多相关人士进行深入的研究探析。