簡述供熱管道無補(bǔ)償直埋電預(yù)熱施工技術(shù)

陳 立 新

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

簡述供熱管道無補(bǔ)償直埋電預(yù)熱施工技術(shù)

陳 立 新

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了無補(bǔ)償直埋預(yù)熱方式，結(jié)合古交興能電廠長輸供熱管線實(shí)例，重點(diǎn)介紹供熱管道敞槽預(yù)熱敷設(shè)方式的基本原理，電預(yù)熱技術(shù)、施工方法等及電預(yù)熱技術(shù)的優(yōu)勢，大大降低了工程造價(jià)，節(jié)約投資。

電預(yù)熱，溫度，敞槽電預(yù)熱，無補(bǔ)償，回填，技術(shù)優(yōu)勢

古交興能電廠至太原供熱主管線由中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究院提供主體設(shè)計(jì)圖，依據(jù)CJJ 34—2010城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范，CJJ 28—2014城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范，GB 50235—2010工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范，CJJ/T 81—2013城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程。管線由古交市經(jīng)3座供熱隧道敷設(shè)至太原市，敷設(shè)4根DN1 400管道，兩供兩回。熱水網(wǎng)設(shè)計(jì)溫度130/30 ℃，壓力等級為公稱壓力2.5 MPa。屬于GB2類壓力管道。管道鋼管采用螺旋縫埋弧焊鋼管，材質(zhì)為L290，壁厚18 mm。

供熱主管線供熱管道采用敞槽預(yù)熱敷設(shè)方法，預(yù)熱平均溫度68 ℃±2 ℃，回水管道不需要預(yù)熱，采用冷安裝。無補(bǔ)償直埋預(yù)熱方式根據(jù)管槽在預(yù)熱時(shí)所處狀態(tài)分為敞槽預(yù)熱和覆土預(yù)熱兩種方式。古交管線位于裸露而不影響交通、生活地段，故采用敞槽預(yù)熱。敞槽預(yù)熱是用電預(yù)熱技術(shù)將預(yù)熱管段伸長至此管網(wǎng)運(yùn)行后最大伸長量的一半，預(yù)熱后馬上回填夯實(shí)，利用鋼管、保溫層、外護(hù)層及土壤各部分間的摩擦力抵消鋼管冷卻回縮，使鋼管一直處于拉伸狀態(tài)，提前釋放管道運(yùn)行時(shí)一半膨脹變形，從而降低管道軸向應(yīng)力。

由于這種敷設(shè)方式不需要設(shè)固定支墩和補(bǔ)償器，所以降低了工程造價(jià)。

1 預(yù)熱準(zhǔn)備工作

1)管道預(yù)熱應(yīng)在直埋管道安裝完畢后進(jìn)行[1]。2)預(yù)熱前需先回填溝槽，為了保證管道在預(yù)熱過程中始終保持同心，回填土高度需小于管道外徑的3/4。3)在預(yù)熱管道兩端分別設(shè)置標(biāo)尺，并對管道伸長量由專人記錄。4)預(yù)熱管段兩端用端帽密封。5)確保預(yù)熱設(shè)備及電纜連接正確。

2 施工準(zhǔn)備

1)預(yù)熱前在預(yù)熱口預(yù)留3 m左右的短管一端打磨成型備用。

2)土方開挖已施工完成，供水管頂預(yù)留1 m覆土。

3)預(yù)熱開始前，應(yīng)在預(yù)熱的補(bǔ)償器兩端與分段的始端和末端分別焊接預(yù)熱所用的螺栓，DN1 400 mm供回水鋼管的上半圈分別均勻地倒立焊接 18個(gè)M16 mm×50 mm的通螺紋螺栓。

每兩個(gè)螺栓的間距為50 mm，如圖1所示。

4)施工現(xiàn)場平整電預(yù)熱設(shè)備放置場地，確保電預(yù)熱設(shè)備位置干燥、安全，發(fā)電機(jī)及設(shè)備準(zhǔn)備并調(diào)試好，備好燃油。

5)安裝溫度傳感器：在保溫管上距離管端(放置預(yù)熱設(shè)備端)向內(nèi)12 m處的塑料外殼上開口，以安裝傳感器，必須將傳感器探頭緊密貼合并固定在鋼管表面。

6)在預(yù)熱管段兩端分別安裝一個(gè)長度檢查裝置，用來測量管道伸長量。

3 預(yù)熱溫度

管道預(yù)熱前溝槽已進(jìn)行部分回填，管道須克服土壤摩擦力，并且預(yù)熱溫度應(yīng)略高于循環(huán)中間溫度(附加溫度推薦值為0 ℃～8 ℃)[1]。

tdp=tm+(0-8)；

tm=0.5×(t1+t2)。

其中，tdp為計(jì)算預(yù)熱溫度；tm為循環(huán)中間溫度；t1為管道工作循環(huán)最高溫度;t2為管道工作循環(huán)最低溫度。

古交供熱管網(wǎng)預(yù)熱起始溫度為10 ℃，預(yù)熱結(jié)束溫度為65 ℃。

4 電預(yù)熱原理及施工技術(shù)

電預(yù)熱技術(shù)的原理是將工作鋼管與電預(yù)熱設(shè)備通過電纜連接并構(gòu)成閉合回路，預(yù)熱管段經(jīng)過低電壓高電流的電能作用，并且利用電阻自身發(fā)熱的原理，將工作鋼管的溫度加熱到設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度，從而達(dá)到預(yù)熱效果。

分段電預(yù)熱一般宜以直管段1 000 m為一個(gè)預(yù)熱段，把鋼管管線作為負(fù)載電阻進(jìn)行管道加熱。加熱段供、回水管線末端用電纜線連接，始端接加熱設(shè)備的正、負(fù)極(如圖2所示)。

5 預(yù)熱伸長量

ΔL=α(tm-ti)Lpr。

其中，ΔL為預(yù)熱長度伸長量，mm；α為鋼材線性膨脹系數(shù)，mm/(m℃)；tm為預(yù)熱溫度，℃；ti為預(yù)熱時(shí)的管道溫度，℃；Lpr為預(yù)熱段長度，m。

預(yù)熱長度為1 km，鋼材線性膨脹系數(shù)為0.001 2。預(yù)熱開始階段，管道伸長速度很慢，隨著溫度的升高，管道伸長量基本按照直線勻速上升，因此保證合理的升溫速度是非常必要的。

敞槽電預(yù)熱無補(bǔ)償直埋供熱管網(wǎng)施工技術(shù)具備使用壽命長、維修量小、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。目前正在供熱行業(yè)廣泛應(yīng)用。古交興能電廠至太原供熱主管線作為太原市集中供熱長輸管線工程第一次采用敞槽電預(yù)熱施工設(shè)計(jì)，將工作鋼管與電預(yù)熱設(shè)備連接形成閉合回路，經(jīng)過低電壓、大電流的電能將鋼管溫度加熱到設(shè)計(jì)溫度，實(shí)現(xiàn)了無補(bǔ)償預(yù)熱安裝。這一工程的順利完工為太原市長輸供熱管線施工提供了更大的選擇空間。新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用既安全可靠又可降低工程整體投資，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。

6 管道回填

當(dāng)管段伸長量達(dá)到計(jì)算預(yù)熱伸長量時(shí)，應(yīng)立即回填[2]。為了防止管道中心線偏移，由預(yù)熱管段的兩端向中間回填。古交供熱管網(wǎng)預(yù)熱段回填劃分東西兩個(gè)作業(yè)段，迅速同時(shí)施工流水作業(yè)，回填時(shí)從預(yù)熱段端口處東西兩端往中間回填，回填平均高度1.5 m，在預(yù)熱保溫階段進(jìn)行砂、土的回填，要確保在12 h～24 h內(nèi)完成?；靥钌傲讲淮笥? mm，且無尖利雜質(zhì)，密實(shí)度大于95%?；靥钔翍?yīng)無雜質(zhì)，密實(shí)度大于95%，回填土施工要求分層夯實(shí)碾壓。

回填土施工完成后方可撤去預(yù)熱設(shè)備。

7 施工注意事項(xiàng)

1)由專人負(fù)責(zé)記錄管道初始溫度記錄伸長量。預(yù)熱達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后，通知甲方及監(jiān)理進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收。

2)除在預(yù)熱段末端為了形成回路而進(jìn)行的聯(lián)接，供水管與回水管間不得在其他位置形成短路。

3)從預(yù)熱管段的兩頭開始回填，集中機(jī)械勞力回填，防止不能及時(shí)回填夯實(shí)，導(dǎo)致預(yù)熱管段的回縮量過大。

4)關(guān)閉機(jī)器，在最短的時(shí)間內(nèi)預(yù)熱口短管完成焊接。

8 電預(yù)熱技術(shù)優(yōu)勢

施工條件要求簡單，熱消耗量小，預(yù)熱時(shí)間短且預(yù)熱均勻；電預(yù)熱設(shè)備體積小并且重量輕，自動(dòng)監(jiān)控，易于操作，無噪聲，無震動(dòng)，低電壓可以保證施工安全。

9 結(jié)語

作為一個(gè)系統(tǒng)工程的管道電預(yù)熱施工技術(shù)，只有在施工過程中嚴(yán)格按要求執(zhí)行各環(huán)節(jié)，并且各環(huán)節(jié)密切配合才能達(dá)到預(yù)期的效果。

[1] CJJ 28—2014,城鎮(zhèn)直埋供熱管網(wǎng)施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] 穆樹芳.實(shí)用直埋供熱管道技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

Thetechnologyofpreheatingofdirectburiedelectricheatingwithoutcompensationisdescribed

ChenLixin

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030001,China)

This article introduced directly buried heating compensation, combined with the electrical factory of Gujiao Xingneng’s long-range heat supply pipeline as an example, introduced the basic principle of heating pipe method of laying open slot preheating, electric heating technology, construction method and electric heating technology advantages, greatly reduces the project cost, save investment.

electric preheating, temperature, open cell electric preheating, no compensation, backfill, technology advantage

TU833

A

1009-6825(2017)27-0106-02

2017-07-12

陳立新(1968-)，男，工程師