综合管廊内蒸汽管道设计要点

周春丽

(中冶京诚工程技术有限公司，北京100176)

1 疏水装置

若将疏水管排出的热水和蒸汽直接排放在综合管廊内的排水沟中，易使管廊内水汽缭绕，恶化廊内工作环境。出于这样的考虑，不允许将疏水管排出的热水和蒸汽直接排放在综合管廊内的排水沟中。根据GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第6.5.5条，当热力管道采用蒸汽介质时，疏水管应引至综合管廊外部安全空间，一般在廊外设置疏水井。综合管廊蒸汽管道疏水管作法见图1。

由图1可知，疏水管与蒸汽管道连接处设聚集凝结水的短管，疏水管连接在短管侧面。疏水阀组布置在蒸汽管道下方便于操作处，疏水阀组出口疏水管向上从管廊侧壁(管廊侧壁开孔处设柔性防水套管)引出后直埋敷设至附近疏水井。廊外疏水管直埋部分选用钢套钢保温管，并采用自然补偿方式补偿。当热力舱内安装两根蒸汽管道时，为避免互相影响，两根蒸汽管道的疏水装置应分开设置，疏水管分别引出管廊后共用一眼疏水井。

2 补偿方式

受地下空间位置限制及工程造价限制，综合管廊内的蒸汽管道多采用设置补偿器(波纹管补偿器)补偿，仅在倒虹段、道路转弯等部位利用自然条件采取自然补偿。波纹管补偿器的型式有多种，如外压轴向型、轴向压力平衡式、大拉杆型。

外压轴向型波纹管补偿器主要吸收轴向位移，但不能承受蒸汽管道内压产生的推力。因此，使用外压轴向型波纹管补偿器时，对于大直径(工作管规格大于或等于DN 250 mm)的蒸汽管道，其主固定支架受到的推力较大，进而导致土建投资高，实施难度大。因此，对于综合管廊内大直径蒸汽管道，不推荐采用外压轴向型波纹管补偿器。鉴于外压轴向型波纹管补偿器结构简单，造价低，可应用于综合管廊内小直径(工作管规格小于DN 250 mm)的蒸汽管道直管段中。

轴向压力平衡式波纹管补偿器主要吸收轴向位移，它与外压轴向型波纹管补偿器不同之处在于可以平衡蒸汽管道内压产生的推力，从而使得其两端固定支架无须承受内压推力[1]。对于综合管廊，固定支架受到的推力越小，越有利于管廊结构处理，有助于管廊结构的稳定和蒸汽管道长期安全运行。

图1 综合管廊蒸汽管道疏水管作法

大拉杆型波纹管补偿器可吸收任一平面内的横向位移，并能承受蒸汽管道内压产生的推力，补偿器端部可以在任一平面内转动，从而吸收角向位移，并具有补偿量大、刚性小等优点[2]。由于其横向变形的特点，适用于蒸汽管道中L形、Z形部位。

综合上述分析对比，综合管廊中蒸汽管道的补偿方式推荐为：对于小直径蒸汽管道的直管段，可采用外压轴向型波纹管补偿器。对于大直径蒸汽管道的直管段，可采用轴向压力平衡式波纹管补偿器。对于倒虹段，可采用自然补偿、大拉杆型波纹管补偿器。

综合管廊内蒸汽管道直管段布置形式见图2。由图2可知，直管段每隔一定距离设置1个固定支架，2个固定支架之间设置波纹管补偿器。波纹管补偿器一端靠近固定支架，另一端安装导向支架。第1导向支架与波纹管补偿器的间距为4倍工作管公称直径，第1导向支架与第2导向支架的间距为14倍工作管公称直径[3]。

综合管廊倒虹段蒸汽管道布置方式见图3。图3a为自然补偿方式，图3b为设置大拉杆型波纹管补偿器的补偿方式。当倒虹段下沉深度较大，满足自然补偿应力验算条件时，优先用自然补偿。当倒虹段下沉深度较小，不满足自然补偿条件时，宜选用大拉杆型波纹管补偿器。

图3 综合管廊倒虹段蒸汽管道布置方式

3 绝热设计

根据GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第6.5.7条，综合管廊内蒸汽管道的保温材料应采用难燃或不燃材料。由于地下综合管廊空间有限，根据GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第7.2.6条，管廊内空气温度超过40 ℃时应开启排风机。为保障管廊正常运行，蒸汽管道散热应控制在一定范围内。蒸汽管道散热包括保温管道自身散热以及支架、补偿器等装置的散热，其中支架、补偿器等装置的散热量也比较可观。因此，控制综合管廊内蒸汽管道散热一方面要优化蒸汽管道保温结构，另一方面要尽量减少支架、补偿器等装置的散热量(本文着重分析隔热支架的应用)。

① 蒸汽管道保温结构

蒸汽管道的复合保温结构见图4。由图4可知，在蒸汽管道的复合保温结构中，采用的复合硅酸盐保温瓦、铝箔玻纤布均属于不燃材料。随着保温材料的发展，新型保温材料——纳米气凝胶毡(不燃材料)逐渐在供热领域得到应用。为充分发挥纳米气凝胶毡在高温环境中的隔热优势[4]，可将图4中与工作管最近的复合硅酸盐保温瓦替换成纳米气凝胶毡，从而减小外层复合硅酸盐保温瓦的厚度，缩小蒸汽管道的外直径，这对于狭小空间的综合管廊是非常有利的。

图4 蒸汽管道的复合保温结构

② 隔热支架

为减少蒸汽管道支架散热量，综合管廊内蒸汽管道应采用隔热支架。隔热支架结构见图5，图5为隔热支架在滑动支架中的应用，隔热支架由钢质连接件、钢质托架组成。由图5可知，将钢质连接件与工作管焊接，采用螺栓连接方式将钢质连接件与钢质托架进行连接。对于由于焊接钢质连接件被破坏的保温结构，采用蛭石保温瓦等难燃或不燃保温材料进行恢复。由于连接的金属面积较小，隔热支架的散热量得到有效控制。

图5 隔热支架结构