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采暖系統(tǒng)采用熱計量，也產生了一系列的問題。對城市集中供熱管網(wǎng)設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計院就將火力發(fā)電廠汽水管道的設計理論引入到直埋管道設計上，該理論

3、對管道應力分類，以在溫變應力下不出現(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)，一般可不設補償器直埋敷設。 </p><p>　　進入九十年代，北歐也意識到了在直埋供熱管網(wǎng)中應用彈性理論沒有反映鋼材塑性變形和溫變應力破壞的關系，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規(guī)程

4、》（CJJ/T81－98）。規(guī)程中明確規(guī)定：管道應力驗算采用應力分類法。然而由于傳統(tǒng)的彈性設計理論根深蒂固，加之設計人員保守觀念，供熱管道直埋無補償技術推廣和應用舉步為堅，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年建設部218號公告《建設部推廣應用和限制禁止使用技術》中明確將“直埋熱水管道無補償敷設技術”列為推廣技術。2006年建設部發(fā)布的《建設事業(yè)“十一五”重點推廣技術領域》(建科[2006]315號)

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

6、比較更為方便、快捷，易于應用和推廣。 </p><p>　　目前，直埋管道敷設方式主要有無補償和有補償兩種，其中國內外在無補償方式是建立兩種不同的理論基礎，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)會提出的按應力分類法和塑性力學中安定性分析概念為基礎的新的強度設計規(guī)范（

7、簡稱ASME規(guī)范），該規(guī)范所采用的應力分為一次應力、二次應力及峰值應力。由熱力管道內壓及外載產生的一次應力不是自限性的。由溫差產生的二次此應力是自限性的。對不同的應力規(guī)定不同的應力強度限制值，設計計算中，以一次應力和二次應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，采用這種理進行設計是可行的，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熱，預熱溫度是在管道的運行溫度和限制的最低溫度之間。要求預熱溫度與工作溫度及最低溫度的溫差所產生的熱應力，不得超過管材的許用應力。預熱方式有兩種：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，管道預熱的熱應力，

9、不能完全被管道的轉角所補償，需設補償器。并且補償器必須在預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、道恢復到安裝溫度時(溫度降低)，管道預先承受了一定的拉應力。當管道通熱工作時，隨著溫度的升高，管道應力為零，當繼續(xù)升溫時，管道的壓應力增加，當溫度升到工作溫度時，管道的壓應力(熱應力)仍小于許用應力。這樣，管道可以不用補償裝置而正常工作了。這種無補償方式應用第四強度理論，施工時需要對管道預熱，施工比較麻煩，但國內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計院提出的計算方法和應力分類采用安定

11、性分析，應用第三強度理論。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，從而使熱應力為最??；無補償直埋敷設，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力。 </p><p>　　埋設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，一般比有補償埋得深，當采用不預熱的無補償直埋敷設管道時，最小覆土深度應按《

12、城市熱網(wǎng)設計規(guī)范》(CJJ34—90)第7.2.15條執(zhí)行，覆土厚度應與管徑大小成正比。 </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，保溫管兩側及上部至少應覆蓋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、焊條的材質與保溫外套管的材質相同，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>　　要按設計要求進行預熱，尤其是帶有固定支

14、架的直埋管線，必須按要求進行預熱。預熱至設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熱溫度達到均勻，因管線管徑較大，常會發(fā)生管內介質冷熱不均的情況，應適當提高管內介質流速來解決。 </p><p>　　回填土要分層夯實。回填土的質量對于管線的安全運行非常重要，尤其是設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>　　結束語 </b></p><p>　　熱力管線工程運行是否正常直接關系到居民生活質量，在設計過程中應遵循技術先進、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。而一項好的設計可以使產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，