邱曉霞, 王 帥, 胡春峰

(唐山興邦管道工程設備有限公司, 河北 唐山 064100)

1 概述

據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部統(tǒng)計,截至2021年末,全國城市集中供熱面積106.03×108m2,同比增長7.30%。全國城市蒸汽集中供熱能力11.88×104t/h,同比增長14.80%。熱水集中供熱能力59.32×104MW,同比增長4.78%。

根據(jù)輸送介質(zhì)不同,預制架空保溫管主要分為預制架空熱水保溫管、預制架空蒸汽保溫管。不同于現(xiàn)場制作架空保溫管的現(xiàn)場保溫、防腐作業(yè),預制架空保溫管將現(xiàn)場保溫、防腐作業(yè)改為工廠預制,確保了架空保溫管的保溫效果和質(zhì)量,最大限度提高了架空保溫管的整體保溫性能。

本文對架空保溫管制造工藝進行對比,介紹節(jié)能滑動支架、節(jié)能固定支架結(jié)構(gòu),分析比較支架散熱損失。

2 架空保溫管制造工藝

2.1 現(xiàn)場制作架空保溫管

現(xiàn)場制作架空保溫管結(jié)構(gòu)見圖1。現(xiàn)場制作架空保溫管結(jié)構(gòu)適用于熱水管、蒸汽管,區(qū)別在于蒸汽管的保溫層數(shù)量更多。先固定鋼管,然后人工纏繞保溫材料(多以硅酸鋁氈、玻璃棉為主),每層保溫材料(圖1僅給出1層保溫材料)外表面用鋁箔反射層包裹緊實,最后制作保護層。保護層一般選用鋁板、不銹鋼板、鍍鋅鋼板、彩鋼板等薄板進行現(xiàn)場人工包裹鉚接固定。

1—工作管; 2—保溫層; 3—鋁箔反射層; 4—保護層。圖1 現(xiàn)場制作架空保溫管結(jié)構(gòu)

2.2 預制架空熱水保溫管

預制架空熱水保溫管結(jié)構(gòu)見圖2。預制架空熱水保溫管適用于輸送熱水,溫度小于等于150 ℃,工作壓力小于等于2.5 MPa。保護層多選用由鋁板、不銹鋼板、鍍鋅鋼板、彩鋼板等薄板軋制成型的螺旋風管,與工作管完成穿套,在管端用法蘭封堵嚴密后,在工作管與保護層空隙噴射聚氨酯泡沫,形成保溫層。

1—工作管; 2—保溫層; 3—保護層。圖2 預制架空熱水保溫管結(jié)構(gòu)

2.3 預制架空蒸汽保溫管

預制架空蒸汽保溫管結(jié)構(gòu)見圖3。預制架空蒸汽保溫管適用于輸送蒸汽,溫度小于等于350 ℃,工作壓力小于等于2.5 MPa。先將工作管外表面進行防腐處理,然后纏繞保護墊層(一般選用硅酸鋁氈、納米氣凝膠氈),隨后采用不銹鋼緊固帶將硬質(zhì)無機保溫材料(一般選用微孔硅酸鈣)在保護墊層外拼接緊固牢靠,然后穿套保護層(螺旋風管)。最后穿套外護管,在管端用法蘭封堵嚴密后,在外護管與保護層空隙噴射聚氨酯泡沫,形成保溫層。

1—工作管; 2—防腐層; 3—保護墊層; 4—硬質(zhì)無機保溫材料;5—不銹鋼緊固帶; 6—保護層(螺旋風管); 7—聚氨酯保溫層;8—外護管(螺旋風管)。圖3 預制架空蒸汽保溫管結(jié)構(gòu)

2.4 制造工藝對比

在保溫結(jié)構(gòu)方面,現(xiàn)場制作架空保溫管的保溫層主要采用的玻璃棉熱導率范圍為0.043～0.062 W/(m·K),易變形、沉降,長期使用保溫效果易大幅衰減。預制架空熱水保溫管采用聚氨酯泡沫進行保溫,熱導率小于等于0.033 W/(m·K),保溫層整體性能一致,熱導率小于玻璃棉。預制架空蒸汽保溫管采用多層保溫結(jié)構(gòu),整體保溫性能更好。

在保護層(外護管)方面,現(xiàn)場制作架空保溫管保護層質(zhì)量難以把控,保護層密封防水效果差。預制架空保溫管保護層(外護管)采用螺旋風管,咬口機械壓制成型,螺旋風管質(zhì)量嚴格執(zhí)行相關(guān)標準,結(jié)構(gòu)密封性能良好。

在支架方面,現(xiàn)場制作架空保溫管采用傳統(tǒng)支架,支架的管托與工作管直接焊接,熱橋造成的散熱損失大。預制架空保溫管采用節(jié)能支架,基本杜絕熱橋造成的散熱損失。

在制造效率、運輸、現(xiàn)場存放方面,現(xiàn)場制作架空保溫管制作時間長,手工作業(yè)規(guī)范性差、質(zhì)量難以控制,易造成成品管熱損失偏大。工作管、保溫材料等原材料多次運輸,運輸成本高,現(xiàn)場存放占地面積大,材料性能易受日曬、降雨等天氣因素影響。預制架空保溫管制作模塊化程度高,制作時間短,成品管運輸簡單,可實現(xiàn)現(xiàn)場集中存放。

在使用壽命方面,現(xiàn)場制作架空保溫管使用壽命一般為10～15 a,預制架空保溫管使用壽命在25 a以上。

3 節(jié)能支架

3.1 滑動支架

傳統(tǒng)滑動支架的管托結(jié)構(gòu)見圖4。傳統(tǒng)滑動支架的管托主要由支撐弧板、曲面槽組成。為了滿足支撐剛性要求,需要將曲面槽通過支撐弧板與工作管直接連接,由此散熱損失嚴重。

圖4 傳統(tǒng)滑動支架的管托結(jié)構(gòu)

節(jié)能滑動支架的管托結(jié)構(gòu)見圖5。節(jié)能滑動支架的管托由管夾、曲面槽組成,管夾通過螺栓與保護層緊密貼合,曲面槽與管夾焊接連接,消除了熱橋。

圖5 節(jié)能滑動支架的管托結(jié)構(gòu)

3.2 節(jié)能固定支架

節(jié)能固定支架結(jié)構(gòu)見圖6。由圖6可知,與常規(guī)預制架空保溫管相比,安裝節(jié)能固定支座的預制架空保溫管的工作管與外護管通過肋板焊接組成一體,剪力釘與外護管進行焊接。節(jié)能固定支架的肋板與工作管的接觸面積有限,剪力釘與外護管接觸面積也比較小,因此能夠降低散熱損失。

圖6 節(jié)能固定支架結(jié)構(gòu)

3.3 散熱損失測試

將3種支架送往專業(yè)檢測機構(gòu)進行檢測,工作管規(guī)格為DN 200 mm,支架長度約200 mm。根據(jù)GB/T 28638—2012《城鎮(zhèn)供熱管道保溫結(jié)構(gòu)散熱損失測試與保溫效果評定方法》,通過改變導熱油溫度進行不同輸送介質(zhì)溫度下被測支架的散熱損失測試。3種支架散熱損失測試結(jié)果見表1。由表1可知,與傳統(tǒng)滑動支架相比,節(jié)能滑動支架的散熱損失明顯下降。節(jié)能固定支架由于存在熱橋,仍存在一定程度的散熱損失。

表1 3種支架散熱損失測試結(jié)果

4 結(jié)論

① 與現(xiàn)場制作架空保溫管相比,預制架空保溫管在保溫結(jié)構(gòu)、保護層(外護管)、支架、制造效率、運輸、現(xiàn)場存放、使用壽命等方面更優(yōu)。

② 與傳統(tǒng)滑動支架相比,節(jié)能滑動支架的散熱損失明顯下降。節(jié)能固定支架由于存在熱橋,仍存在一定程度的散熱損失。