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1、蒸汽直埋保温管道结构应用的改良与改进 摘要：本文是在国家发展进入“十二五”规划，在大力倡导既能减排的政策、保持经济可持续发展的环境下对蒸汽直埋保温管道的结构改良设计进行简要论述的，目的是对更能符合当前经济社会发展需要的技术及产品进行比较、分析和研究，从而更好的服务经济社会发展。 关键词：直埋蒸汽管道 保温结构 改良 纳米绝热材料 应用 中图分类号：TU352.59 文献标识码： A 正文： 随着国家大力推进节能减排政策、加快“两型社会”建设步伐以及持续提高人民生活的质量水平的发展势态，热电联产政策下的集中供热在热电行业的全国范围内正在以更快的速度在发展和繁荣，其中热能输送以蒸汽形式更值得人们关
2、注，而蒸汽的输送方式尤其以直埋输送形式越来越多。 在国家发展进入“十二五”规划的第二年，蒸汽直埋管道技术和应用不能仅在经济适用、性能稳定等层面进行分析和探讨，而要从社会发展和进步的大环境下上升至“节能减排、保护环境、持续发展”的水平来进行改进和改良的研究。 一、目前国内主要的蒸汽直埋管道保温结构技术及其优缺点 1.1 截至目前，国内蒸汽直埋管道主要是借鉴国外的“钢套钢”外滑动的结构形式的技术，即当管道升温时，内工作管和保温层一起移动，外套钢管不动。 1.1.1 该结构在工程实例中反映出的优点主要有： 1）保温结构简单，施工方便； 2）保温结构设计单一，保温材料选取容易，不会出现耐温达不到的问题
3、，常用保温材料选用硅酸铝棉织品或耐高温离心玻璃棉等； 3）一旦保温层进水，空气层能起到排潮作用，如进行抽真空还能起到一定的保温作用等。 1.1.2 该结构在工程实例中反映出的缺点主要有： 1）空气层的存在容易导致保温结构在运输、储存等环节进入大量水等杂志； 2）常用保温材料多为不防水材料，一旦保温层浸水并在高温下长期运行，容易导致保温性能大大降低，导致实际运行的热能损失超出设计而增大； 3）常用保温材料的保温性能不够好，保温层厚度则必须较厚，从而使外套管规格较大，导致材料、安装、运输等一系列费用较高； 4）保温层随内工作管一起滑动，在补偿装置处容易造成保温层挤压，从而造成保温材料破损，影响保温
4、效果等。 1.2 “钢套钢”蒸汽直埋管道的结构形式还有另外一种内滑动式，即为当管道升温时内管移动，而保温层和外套钢管不动。 1.2.1 该结构在工程实例中反映出的优点主要有： 1）整体结构密实，稳定性较强； 2）没有空气层，无需另外进行抽真空处理，降低成本； 3）如能解决保温进水问题，可降低因排潮而产生的大量热能损失等。 1.2.2 该结构在工程实例中反映出的优点主要有： 1）内层硬质隔热层一般为硅酸钙瓦或硅酸镁瓦，包裹时形成较多的缝隙，造成保温不均匀，局部散热量较大，导致聚氨酯使用寿命大大降低； 2）内层硬质保温层密度较大，造成钢套钢管道整体重量较大，不利于管道输送、吊装等； 3）其使用受到
5、高温下硅酸钙瓦等的导热系数较高、保温性能较差、外层聚氨酯保温层耐温较低的综合因素约束，故整体保温厚度相对较厚； 4）外套钢管规格加大，运输、安装等综合成本较高； 5）内层硅酸钙瓦等硬质层防水性差，实际工程中的大量推广使用困难较大等。 以上两种保温结构形式的钢套钢直埋保温管道在实际工程应用中存在的的一个共同的缺点是：在考虑实际经济条件下，热能损失量均较大。 二、节能型蒸汽直埋保温管道的结构技术及其优缺点 通过对目前国内常用的两种蒸汽直埋保温管道结构技术及其优缺点进行分析发现，如果能对现状的保温结构技术进行改良和改进，既能汲取上述结构的优点，又能克服其存在的缺点，同时更能够起到很好的节能效果，那么
6、这对蒸汽直埋保温管道技术将会是一个很大的提高，事实上这种结构技术是存在的。 根据目前最新的技术研究发现，有一种应用于航空航天、冶金等高端领域的纳米级绝材料应用于蒸汽直埋保温管道行业，通过对结构的合理设计和保温材料的正确选用，从而形成的节能型的三层、复合、防水的内滑动式的保温结构技术，其形成的蒸汽直埋保温管道的综合性能得到大大提高，尤为值得关注的是其整体的保温性能得到极大的提升。 2.1 上述结构的保温结构技术原理 利用防水性、耐磨性、绝热性能极好的密度为2002/m3硬质纳米绝热保温材料作为内层保温材料，中层选用密度为6080/m3的超细玻璃棉管壳，使中层保温层外表面的温度降至外层优质硬质聚氨
7、酯泡沫的允许工作温度范围以内，从而使各层保温层的保温性能发挥至最大，以降低管道整体的散热量。 2.1上述结构的保温结构工作原理 保温管道生产是由于最外层的聚氨酯是在空腔内进行发泡，其发泡产生的膨胀力不断能将外层空隙全部填满，还能将内层的保温结构、热熔摩擦减阻层和工作管进一步压实在一起，而当管道在升温时，当温度升至100以上，约1mm厚的热熔层即开始熔融，使工作观与内层保温 层之间的摩擦力减小，并随工作管的温度继续升高而融化、碳化，最后形成内管滑动时于保温层之间的隔离润滑层，使工作管能够顺畅的滑动，同时能避免直接摩擦保温层。 2.3 上述结构的优点为： 2.3.1 保温层紧密，整体结构稳定； 2
8、.3.2 保温层均为高防水性能材料，运输、储存等过程的防水问题得以解决； 2.3.3 纳米绝热保温材料的优越保温性能应用，以及耐高温超细玻璃棉及优质聚氨酯的合理组合应用，能最大限度的使用各层保温材料的保温性能，降低保温层的总厚度，且在同等外部条件下（如介质温度、土壤导热系数、环境温度等）保温管道的热损失量大大降低； 2.3.4 外套钢管规格大大降低，从而降低外套管材料费用、运输、安装、土建等一系列费用； 2.3.5 降低外套钢管的使用量，从而降低因钢管生产环节产生的二氧化碳一起其他有毒气体的排放； 2.3.6 无需增加抽真空的费用或因空气层进水而导致大量热量损失及保温材料的性能降低； 2.3.
9、7 多层反射层的应用，增强热辐射的反射效果，进一步增强保温效果； 2.3.8 进一步的提高热能利用率，保护环境，提高循环经济的可持续性等。 2.4 该结构的缺点： 该结构唯一的缺点是目前纳米绝热保温材料的市场价格较贵，导致该保温结构技术的成本造价无法相比原结构降低，甚至会略有升高。 通过以上的分析和比较，可以明显看出，经过改良和改进后的节能型内滑动式钢套钢复合保温结构能够很好的克服前文所述的目前常用的钢套钢保温管道的所有缺点，并能吸取其具备的优点，同时还大大的提高的保温性能，实现较好的降低能源损耗的突出效果。 参考文献： 1 王松涛，穆树方，孙国清等。直埋蒸汽管道保温结构的研究与探讨。区域供热2001.1 2 张参军，徐炜鑫。直埋蒸汽管道特点设计。电站系统工程2005.7 3 动力管道设计手册编写组编。动力管道设计手册。北京：机械出版社 2006.1（2010.8重印）