李 妮 娜

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046024)

電預(yù)熱在單根直埋無(wú)補(bǔ)償供熱管道中的應(yīng)用

李 妮 娜

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046024)

就電預(yù)熱技術(shù)在單根直埋無(wú)補(bǔ)償供熱管道預(yù)熱中的應(yīng)用技術(shù)做了具體闡述，介紹了電預(yù)熱技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)，并將其與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)進(jìn)行了綜合比較，指出該技術(shù)有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

電預(yù)熱，預(yù)制直埋保溫管，伸長(zhǎng)量，回縮量

電預(yù)熱技術(shù)屬于一種新型的預(yù)熱技術(shù)，它主要用于直埋無(wú)補(bǔ)償高溫供熱管道的預(yù)熱。

1 電預(yù)熱技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)原理

在預(yù)制直埋保溫管道焊接打壓后，回填夯實(shí)前,將預(yù)制直埋保溫管道溫度升高到管道運(yùn)行時(shí)與常溫時(shí)的中間溫度，提前釋放一部分管道應(yīng)力，防止在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)力釋放過(guò)大，造成管線的損壞。將電預(yù)熱設(shè)備與預(yù)制直埋保溫管用電纜連接，形成閉合回路，對(duì)預(yù)熱管段施加較低電壓以及較大電流的電能，利用母材自身電阻發(fā)熱的原理，將鋼管的溫度提至設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度，以達(dá)到無(wú)補(bǔ)償預(yù)熱的目的。

2 應(yīng)用電預(yù)熱的優(yōu)點(diǎn)

電預(yù)熱設(shè)備功率大、體積小、安裝簡(jiǎn)便、易操作；設(shè)備啟動(dòng)后，自動(dòng)監(jiān)控，無(wú)需專人看管，可采用聯(lián)動(dòng)裝置自動(dòng)斷電，確保施工安全；同時(shí)可以動(dòng)態(tài)掌握預(yù)熱段溫度變化，打印功能為動(dòng)態(tài)監(jiān)管施工質(zhì)量提供可靠依據(jù)；保溫階段設(shè)備可自動(dòng)動(dòng)態(tài)控制，保證整個(gè)回填階段管線伸長(zhǎng)量的穩(wěn)定，確保工程質(zhì)量；此外電預(yù)熱運(yùn)用的管線較長(zhǎng)，管道口徑較大；并且多臺(tái)設(shè)備也可以同時(shí)運(yùn)用到一項(xiàng)工程，大大縮短預(yù)熱時(shí)間。

3 工程簡(jiǎn)介

潞安集團(tuán)付村電廠—侯堡供熱管線現(xiàn)由于擴(kuò)容及改線(部分位于采煤沉陷區(qū)，影響安全運(yùn)行)，特進(jìn)行二期改造，設(shè)計(jì)管道為無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)。將原兩趟DN630×10的管道(供回水)作為今后運(yùn)行的回水管，新增設(shè)一趟DN820×10預(yù)制直埋保溫管作為日后的供水管。管道采用耐高溫聚氨酯保溫(耐溫140 ℃)，外部高密度聚乙烯預(yù)制直埋保溫管，管網(wǎng)管徑為800，采用電預(yù)熱無(wú)補(bǔ)償設(shè)計(jì)。該工程沿線5 km，分布在農(nóng)田中，給排水及供電均不便利，使用傳統(tǒng)鍋爐預(yù)熱條件困難。共分為7個(gè)預(yù)熱段，每段預(yù)熱長(zhǎng)度不大于1 000 m。如此長(zhǎng)的預(yù)熱段一方面新敷設(shè)的一趟管道無(wú)法形成閉合回路，無(wú)法進(jìn)行電預(yù)熱；一方面兩趟舊管均已地埋，無(wú)法實(shí)現(xiàn)敞槽預(yù)熱；另一方面新敷設(shè)管道與原管道距離在15 m之上，沒(méi)有較長(zhǎng)電纜無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉合回路。針對(duì)上述情況與預(yù)熱專業(yè)廠家進(jìn)行溝通，共同探討一條適合本工程的預(yù)熱方法。

4 總體思路

針對(duì)本工程的實(shí)際情況，通過(guò)與設(shè)計(jì)單位及廠家進(jìn)行探討，制定出如下方案：由于原舊管道已經(jīng)進(jìn)行過(guò)預(yù)熱，所以應(yīng)力已經(jīng)得到釋放，運(yùn)行過(guò)程中是安全的。所以主要是預(yù)熱新增設(shè)的供水管，讓其應(yīng)力得以釋放，確保日后管道運(yùn)行安全。采用傳統(tǒng)鍋爐預(yù)熱，供水、排水及用電均不便利，所以放棄此種預(yù)熱方案，最終選定電預(yù)熱。通過(guò)研究決定在預(yù)熱段的前后各找出就近的一趟舊管，在此趟管與新增設(shè)的供水管間加設(shè)一根鋼管，然后將鋼管的兩端焊接接線柱，通過(guò)電纜與原舊管及新增設(shè)的管道上焊接的接線柱進(jìn)行連接，從而解決閉合回路及電纜長(zhǎng)度不足的問(wèn)題。具體做法如圖1所示。

5 技術(shù)方案

直埋無(wú)補(bǔ)償管道的電預(yù)熱科學(xué)技術(shù)原理：在管道焊接打壓回填前,將管道溫度升高到管道運(yùn)行時(shí)與常溫時(shí)的中間溫度，提前釋放一部分管道應(yīng)力，防止在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)力釋放過(guò)大，造成管線的損壞。將電預(yù)熱設(shè)備與預(yù)制直埋保溫管用電纜連接，形成閉合回路，對(duì)預(yù)熱管段施加較低電壓以及較大電流的電能，利用母材自身電阻發(fā)熱的原理，將鋼管的溫度提至設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度，以達(dá)到無(wú)補(bǔ)償預(yù)熱的目的。

1)材料準(zhǔn)備。足夠的細(xì)砂和回填土。

2)機(jī)具準(zhǔn)備?，F(xiàn)場(chǎng)電預(yù)熱裝置主要由發(fā)電機(jī)、變壓設(shè)備和電預(yù)熱管道伸長(zhǎng)量測(cè)量裝置組成，共兩套，預(yù)熱段兩端各一套。

3)工藝流程。將供回水管端部進(jìn)行封堵→將供回水管用電纜連接起來(lái)形成一個(gè)回路→開(kāi)動(dòng)電預(yù)熱設(shè)備對(duì)管道進(jìn)行加熱→加熱到預(yù)設(shè)溫度，并達(dá)到理論伸長(zhǎng)量→對(duì)預(yù)熱管段中腔及上部200 mm進(jìn)行細(xì)砂回填→對(duì)管頂200 mm以上溝槽部分進(jìn)行細(xì)土逐層回填，逐層夯實(shí)。

4)施工工藝。

a.按照設(shè)計(jì)圖紙要求采用中粗砂回填溝槽(見(jiàn)圖2)，回填的高度不超過(guò)管道外徑的3/4。彎頭處局部不回填。

b.預(yù)熱溫度、伸長(zhǎng)量計(jì)量。參照CJJ/T 81-98城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程；電預(yù)熱設(shè)備設(shè)置預(yù)熱目標(biāo)溫度計(jì)算：

tm=0.5×(t1+t2)。

預(yù)熱管段伸長(zhǎng)量的計(jì)算：

ΔL=α×(tm-ti)×Lpr。

c.在每個(gè)預(yù)熱段的端口處焊接8個(gè)螺栓，每個(gè)螺栓相距100 mm以便電纜安裝，螺栓必須滿焊，不允許有虛焊處。

d.安裝溫度傳感器。在預(yù)制直埋保溫管的絕熱層上距離管頭向內(nèi)12 m的位置處開(kāi)一個(gè)洞以安裝傳感器，必須將傳感器探頭緊密貼合固定在預(yù)熱管段的鋼管上。預(yù)熱段供水及回水管道端頭必須用塑料管帽封堵。

e.安裝電預(yù)熱設(shè)備。電預(yù)熱設(shè)備必須放在干燥、防雨、安全的地方，并用柵欄圍起來(lái)避免非施工人員操作。

f.用電纜將電預(yù)熱段的供水管和回水管形成回路(見(jiàn)圖3)。

g.在預(yù)熱管段兩端分別安裝一個(gè)長(zhǎng)度測(cè)量裝置，用來(lái)測(cè)量預(yù)熱管段的實(shí)際伸長(zhǎng)量(見(jiàn)圖4)。

h.在打開(kāi)機(jī)器開(kāi)關(guān)后應(yīng)記錄初始溫度。 按照電預(yù)熱施工記錄文件的要求記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

i.達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行回填和夯實(shí)(見(jiàn)圖5，圖6)。

6 與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較

1)本工程成功的運(yùn)用了電預(yù)熱技術(shù)對(duì)直埋無(wú)補(bǔ)償單趟管道進(jìn)行預(yù)熱。2)電預(yù)熱設(shè)備功率大、體積小、安裝簡(jiǎn)便、易操作；設(shè)備啟動(dòng)后，自動(dòng)監(jiān)控，無(wú)需專人看管，可采用聯(lián)動(dòng)裝置自動(dòng)斷電，確保施工安全；同時(shí)可以動(dòng)態(tài)掌握預(yù)熱段溫度變化，打印功能為動(dòng)

態(tài)監(jiān)管施工質(zhì)量提供可靠依據(jù)；保溫階段設(shè)備可自動(dòng)動(dòng)態(tài)控制，保證整個(gè)回填階段管線伸長(zhǎng)量的穩(wěn)定，確保工程質(zhì)量；此外電預(yù)熱運(yùn)用的管線較長(zhǎng)，管道口徑較大；并且多臺(tái)設(shè)備也可以同時(shí)運(yùn)用到一項(xiàng)工程，大大縮短預(yù)熱時(shí)間。3)與傳統(tǒng)的熱水預(yù)熱(俗稱鍋爐預(yù)熱)相比較：首先電預(yù)熱無(wú)需將供回水管道焊接，不用留置注水口及泄水口，在預(yù)熱結(jié)束后不用封堵；其次電預(yù)熱運(yùn)用的管線較長(zhǎng)，管徑較大；再次電預(yù)熱設(shè)備體積小，運(yùn)輸方便；另外電預(yù)熱不用給管道內(nèi)注水排水，節(jié)約時(shí)間、節(jié)約資源、節(jié)約人工材料投入；最主要的是電預(yù)熱可動(dòng)態(tài)控制記錄，多重保護(hù)增加了安全性。4)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)(伸長(zhǎng)量及回縮量)，國(guó)內(nèi)驗(yàn)收合格率為90%，而本工程合格率達(dá)95%以上。5)由于我單位關(guān)于電預(yù)熱技術(shù)的應(yīng)用在本工程還是首例，所以許多準(zhǔn)備工作做的不是很到位，比如由于預(yù)熱時(shí)間較短，細(xì)砂準(zhǔn)備不充足，回填人員及回填壓實(shí)設(shè)備沒(méi)有及時(shí)到場(chǎng)，回填沒(méi)有很好的控制速度，各環(huán)節(jié)沒(méi)有銜接好，所以使得第一段預(yù)熱段的保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，浪費(fèi)資源。此外由于沒(méi)有很好的關(guān)注天氣情況，使得第二段預(yù)熱在開(kāi)機(jī)后2 h由于大雨被叫停，浪費(fèi)人力物力。6)施工中應(yīng)注意及時(shí)控制預(yù)熱溫度及伸長(zhǎng)值，提前備好回填材料，回填機(jī)械及壓實(shí)機(jī)械應(yīng)及時(shí)到場(chǎng)，每步回填應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，各工序銜接緊密，將回填時(shí)間降至最短。此外還應(yīng)時(shí)刻關(guān)注天氣情況，避免不必要的投入。

7 應(yīng)用情況

1)本工程共7個(gè)預(yù)熱段，預(yù)熱段長(zhǎng)度均在500 m以上1 000 m以下。2)電預(yù)熱技術(shù)與傳統(tǒng)的鍋爐預(yù)熱相比增加了預(yù)熱段的長(zhǎng)度，縮短了預(yù)熱時(shí)間。3)提高了預(yù)熱的合格率。4)進(jìn)行工程價(jià)值分析，實(shí)現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)節(jié)約6.8萬(wàn)余元。5)首次實(shí)現(xiàn)了單管預(yù)熱。

8 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

1)經(jīng)濟(jì)效益額的計(jì)算依據(jù)。電預(yù)熱技術(shù)在本工程應(yīng)用有2 786 m(單線)，相比于傳統(tǒng)的鍋爐預(yù)熱節(jié)約水4 374.02 t，工程用水5元/t，計(jì)4 374.02×5=21 870.1元；節(jié)約柴油5 000 L，7.8元/L，計(jì)5 000×7.8=39 000元；節(jié)約注水排水投入的人工140工日，人工工資為57元/工日，計(jì)140×57=7 980元；產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益：21 870.1+39 000+7 980=68 850.1元。經(jīng)濟(jì)效益明顯。2)社會(huì)效益。a.采用電預(yù)熱技術(shù)不用注水排水，間接的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和環(huán)保目標(biāo)，具有良好的社會(huì)效益。b.解決了野外施工無(wú)水源電源的問(wèn)題。c.由于電預(yù)熱動(dòng)態(tài)控制，多重保證，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)的要求。d.隨著電預(yù)熱技術(shù)的提高和進(jìn)步，電預(yù)熱的應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效果將會(huì)越來(lái)越明顯。e.首次實(shí)現(xiàn)單管預(yù)熱。

The application of electric preheating insingle directly buried heating pipeline without compensation

LI Ni-na

(ShanxiLu’anEngineeringLimitedCompany,Changzhi046024,China)

Made specific elaboration on the application technology of electric preheating technology in single directly buried heating pipeline without compensation, introduced the technical principles and advantages of electric preheating technology application, compared its application to similar studies, similar techniques in current domestic and foreign, pointed out that the technology had good economic and social benefits.

electric preheating, prefabricated directly buried insulating pipe, elongation, retraction

2014-07-14

李妮娜(1984- )，女，工程師

1009-6825(2014)27-0131-02

TU833

A