馮 偉 偉
(太原市熱力集團有限責任公司,山西 太原 030000)
近年來,城鎮(zhèn)供熱逐漸成為全民、全社會的關注焦點,同時也促進了保溫管迅速發(fā)展,其中聚氨酯保溫管受到供熱企業(yè)廣泛應用,優(yōu)勢是保溫性能良好、熱損失低,長期供熱運行能降低熱源費用,不需新建管溝,直埋于地下,有利于美化環(huán)境和城市長遠規(guī)劃。供熱系統(tǒng)所處運行環(huán)境不盡相同,如直埋、架空、地溝等,選擇的保溫材料必須適合所處環(huán)境,同時也要考慮施工難度和可行性。通常預制保溫管的保溫層及外護層在生產(chǎn)車間預制完成,管道接口現(xiàn)場焊接檢測合格后,方可進行現(xiàn)場保溫。對于地下水位高的區(qū)域,長期運行直埋管道保溫層易破損,科學有效的現(xiàn)場修補具有重要意義。
第一階段:早期使用保溫材料大多數(shù)來源于大自然原始材料,如樹木、草等,通常簡單人工制作后可直接利用,保溫結構為涂刷方式。
第二階段:中期的保溫材料以巖棉類、珍珠巖為主,通常為工廠加工處理后材料制品,保溫結構常見于捆扎或壘砌方式。
第三階段:現(xiàn)代社會的保溫材料豐富多樣,聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫等,保溫結構通常為噴涂或澆灌的方式。
我國聚氨酯泡沫塑料行業(yè)發(fā)展迅速,聚氨酯作為冷庫保溫隔熱、建筑節(jié)能、工業(yè)管道、太陽能行業(yè)等的關鍵保溫材料,常用于室內(nèi)外各種供熱管道、空調系統(tǒng)、石油等工業(yè)管道的保溫、保冷。聚氨酯泡沫的導熱系數(shù)較低,可將熱損耗達到最低值。供熱管道由于供水和回水管設計參數(shù)不同,故管道保溫要求不同。供水管材使用耐高溫型聚氨酯保溫層,回水管材使用普通型聚氨酯保溫層。
城市供熱系統(tǒng)安全性,影響著居民供暖質量,冬季搶修工作主要集中在熱源出口至換熱站之間的一級網(wǎng)供熱管道,一旦發(fā)生故障會影響整片區(qū)域供熱。通過供暖期供熱主管道日常巡查發(fā)現(xiàn)管道上方有冒熱氣現(xiàn)象,原因是管道保溫發(fā)生破損,地下水侵入管道保溫層,管道內(nèi)介質高溫度將地下水加熱沸騰,保溫層中聚氨酯發(fā)生熱分解反應導致炭化[1],采用GPS測繪儀采集故障點坐標,對照竣工圖紙管線路由,確定保溫破損的管道類型(彎頭、直管、接口),破損的保溫管長期運行會影響供熱管道使用壽命,同時也會增加管網(wǎng)熱損失,影響供熱效果,在停暖期委托專業(yè)保溫工程公司和管道供應商根據(jù)故障管道類型編制專項施工方案,實施現(xiàn)場保溫修補。本工程為太原市集中供熱維修工程——長輸管道保溫維修,涉及管徑DN1 400和DN1 200,共35處(其中彎頭7處,直管段20處,接口8處),工程總投資550萬元,合理避開供暖期分兩年施工,2019年完成保溫修補18處,2020年完成保溫修補17處。現(xiàn)場保溫修補施工工藝需結合故障管道類型和現(xiàn)場條件,采取相應的措施。
首先對冒氣點開挖管溝,保證供回管裸露出來,查看管道外表面及接口保溫熱縮帶變形情況,敲擊保溫管有無空穴,將DN1 400保溫彎頭按450 mm分段切割,每段間保留200 mm原外護管(便于兩個熱熔套搭接),并將其余外護管及保溫層剝除,同時剝除200 mm保留段原保溫層。清理開裂位置表面砂土、污物,如鋼制彎頭有銹跡,則先進行現(xiàn)場除銹。寬度200 mm的原外護管內(nèi)側支好環(huán)形支架,采用寬度為650 mm的扇形熱熔套搭接于保留的原外護管處,每端搭接長度100 mm(見圖1),使用打包帶固定好,保溫管件修補使用的電熱熔套搭接接縫應設置在上端位置(即12點方向),進行熱熔套電熱熔接,電熱熔接完成后,熱熔套連接處用聚乙烯焊條焊嚴[2],再采用寬度為200 mm的熱熔套進行連接處壓縫加強電熱熔接密封;窄熱熔套兩端采用聚乙烯焊條焊接,焊條表面使用熱縮帶進行兩層密封處理,第一層熱縮帶寬度150 mm,第二層熱縮帶寬度300 mm;在保溫彎頭上端用開孔器打發(fā)泡孔和放氣孔,放氣孔安置氣密性試驗配套接頭及壓力儀表,啟動空壓機設備,對整體熱熔套進行氣密性檢測,試驗壓力值20 kPa,持續(xù)15 min后,使用肥皂水溶液在接縫處涂抹檢測,無泄漏為合格標準。氣密性試驗符合要求后再進行發(fā)泡機發(fā)泡。
聚氨酯保溫施工:將配好的聚氨酯用發(fā)泡罐注入聚氨酯保溫管注料孔,并全部注滿(從內(nèi)到外注料),當注料的管件長度較長時,宜采用分段注料,確保整個管件注料飽滿;聚氨酯保溫層材料密度不小于60 kg/m3。保溫施工結束后使用專用堵頭熱熔堵塞,用聚乙烯焊條焊接牢固防止脫落,再用熱縮帶進行兩層密封處理,第一層熱縮帶寬度150 mm,第二層熱縮帶寬度300 mm。熔接位置表面需粗糙,粗糙寬度大于熱縮帶寬度。熔接熱縮帶建議從中間位置開始,先熱熔搭接套管一側,再按照從下到上、由內(nèi)向外的原則,防止出現(xiàn)氣泡,等熱熔結束后,觀察熱縮帶有無翹起或鼓包,如果有及時消除,保證熱縮帶平整度。
開挖好管溝,保證維修管道裸露出來,對有缺陷的直管段做好標記,拆除變形外護管及變質保溫層,清除表面泥沙、污物,如鋼管有銹跡先進行除銹,再根據(jù)現(xiàn)場的實際長度制作相應長度的熱熔套,熱熔套定制長度不得超過1 m。先放置寬度200 mm窄熱熔套作為定制熱熔套的支撐,并在鋼管上綁支架支撐窄熱熔套(見圖2)。若供熱期維修施工,管道溫度超過50 ℃時,作業(yè)人員拆除舊保溫層時注意高溫燙傷事故,可先在鋼管外表面噴涂一層20 mm厚聚氨酯泡沫,再安裝支架進行后續(xù)施工。直管段修補使用的電熱熔套搭接接縫應設置在上端位置。
熱熔套與直管原外護管連接處用聚乙烯焊條焊嚴,再采用寬度為200 mm的熱熔套進行壓縫加強電熱熔接密封,熱熔套兩端采用聚乙烯焊條焊接,焊條表面使用熱縮帶進行兩層密封處理,第一層熱縮帶寬度150 mm,第二層熱縮帶寬度300 mm;在熱熔套上端用開孔器打發(fā)泡孔和放氣孔,放氣孔安置氣密性試驗配套接頭及壓力儀表,啟動空壓機設備,對整體熱熔套進行氣密性檢測,試驗壓力值20 kPa,持續(xù)15 min后,使用肥皂水溶液在接縫處涂抹檢測,無泄漏為合格標準[3],氣密性試驗符合要求后再進行發(fā)泡機發(fā)泡。
直埋保溫管道接口保溫修補前,剝除接口原電熱熔套及保溫層,清理表面泥沙、污物,剔除炭化的保溫層(見圖3),如鋼管有銹跡先進行除銹。采用寬度為660 mm的電熱熔套搭接于原外護管處,每端搭接長度100 mm,管道接口修補使用的電熱熔套搭接接縫應設置在上端位置;進行熱熔套電熱熔接,電熱熔接完成后,熱熔套連接處用聚乙烯焊條焊嚴,再采用寬度為200 mm的熱熔套進行壓縫加強電熱熔接密封(見圖3);熱熔套兩端采用熱縮帶進行兩層密封處理,第一層熱縮帶寬度150 mm,第二層熱縮帶寬度300 mm;進行氣密性試驗,氣密性試驗合格后方可進行聚氨酯發(fā)泡。
接口保溫修補時,拆開管道接口保溫層后,檢查直管段保溫層,若直管段保溫層有進水現(xiàn)象,需剝除進水的保溫層,并清理干凈,再按照上述直管段保溫修補流程進行處理。
施工前向作業(yè)人員進行書面安全技術交底,使用的保溫材料有相關部門檢驗合格證明文件,嚴格按照審批的施工方案進行施工。熱熔套安放前必須清理套管里外側表面水漬及雜物,確保熔接處干燥,保證工作坑內(nèi)無積水。要求熱熔接口套管位于接口中間,保證電熱網(wǎng)放置保溫管外護管上,搭接長度應不低于50 mm。同時使用三個捆綁帶固定熱熔套中部及端頭,調節(jié)松緊器。打放氣孔和注料孔不能破壞電加熱絲,電加熱過程中,嚴禁水接觸套管,若接縫處出現(xiàn)熔化的聚乙烯流出,可關閉電源。遇到室外氣溫較低時,可適當延長加熱時間,確保熱熔套與聚乙烯外護管熔接質量,熱熔后需自然冷卻約15 min,方可拆除捆綁帶。進行氣密性試驗時發(fā)現(xiàn)有泄漏,做好標記,使用相同材質的塑料焊條補焊,再次進行氣密性試驗。聚氨酯發(fā)泡應采用機械發(fā)泡工藝,嚴格控制注料時間和速度,直到放氣孔溢出泡沫為標準。自放氣孔流出的泡沫凝固后,敲擊檢查保溫層的飽滿度,最后采用專用的塑料堵頭封孔。嚴禁熱縮帶浸水,如發(fā)現(xiàn)浸水必須進行烘干。
實施管道保溫修補工程不僅提高了供熱系統(tǒng)運行安全性和穩(wěn)定性,也降低了供熱企業(yè)運行成本。通過近幾年采暖季(太原市11月1日~次年3月31日)長輸管網(wǎng)熱損耗數(shù)據(jù)分析,2018年—2019年采暖季單位面積熱損失為0.062 GJ/m2,實施管道保溫修補后,2019年—2021年兩個采暖季單位面積熱損失平均為0.039 GJ/m2,單位面積熱損失降低了0.023 GJ/m2(降幅36%),供熱面積按1 000萬m2計算,每年節(jié)約用熱量23萬GJ,節(jié)約熱源費支出345萬元(單價按15元/GJ),社會經(jīng)濟效益顯著。
結合我國“十四五”長遠規(guī)劃,城鎮(zhèn)集中供熱迎來新的發(fā)展機遇,建設智慧供熱系統(tǒng)。供熱行業(yè)從業(yè)者需更好地利用熱成像、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術,將新技術應用在熱網(wǎng)運行監(jiān)測方面,促進供熱企業(yè)節(jié)約能源、降低消耗,緩解資源緊張狀況。本文以直埋預制保溫管保溫修補工程為實例,分析了保溫層進水原因,針對不同部位,采取相應修補措施,提出“一對一”解決方案。