真空技術(shù)在鋼套鋼直埋蒸汽管道中的應(yīng)用

2009-10-14 楊帆中國礦業(yè)大學

引言

　　目前蒸汽管道敷設(shè)方式有架空、地溝和直埋3種,由于架空和地溝管道敷設(shè)方式熱損失大、占地面積大,以及不利于環(huán)保等原因,已經(jīng)逐漸被直埋敷設(shè)所取代。但國內(nèi)目前生產(chǎn)的直埋蒸汽管道存在較多的技術(shù)問題,如防腐達不到要求,固定支架、導向支架采用橡膠隔熱材料,存在嚴重的老化和冷橋問題等等,這些問題嚴重影響了管道的正常運行和使用,制約了蒸汽管道直埋敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。近年來,將真空技術(shù)應(yīng)用到鋼套鋼直埋蒸汽管網(wǎng)中, 很好地解決了管網(wǎng)的熱損失和內(nèi)外管空腔中的腐蝕問題, 取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1、用于真空系統(tǒng)的蒸汽管道的結(jié)構(gòu)形式

　　鋼套鋼抽真空直埋蒸汽管道結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

蒸汽管道結(jié)構(gòu)圖

圖1 　蒸汽管道結(jié)構(gòu)圖

2、真空系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)要求

2.1、管道焊接

　　真空系統(tǒng)實現(xiàn)的前提是管網(wǎng)中鋼管焊接的密閉性,工作鋼管焊接后進行X光拍片,達到Ⅱ級標準,同時作2. 0 MPa 的水壓實驗;外套鋼管焊接后進行超聲波探傷,達到Ⅰ級標準,同時作80 kPa 的氣壓實驗,檢測焊口的氣密性。

2.2、分段要求

2.2.1、間距要求

　　真空泵的抽吸能力由下式計算:

式中S ———平均有效的抽吸能力,m3/ h ;
　　V ———容積(內(nèi)、外管之間的空間) ,m3 ;
　　p0 ———抽真空的起始壓力,約為101. 3 kPa ;
　　p1 ———抽真空后的壓力,Pa ;
　　t ———抽真空時間,h 。

　　真空泵一經(jīng)確定,抽吸能力S 即為定值,當設(shè)計真空壓力p1確定以后,抽真空的時間由容積V決定。所以,當直埋蒸汽管道距離很長時,要實現(xiàn)管道的真空狀態(tài),通常要對管道進行分段。根據(jù)工程經(jīng)驗以及理論計算,取500m作為一個抽真空管段。

2.2.2、密封方式

　　用不銹鋼波紋管實現(xiàn)內(nèi)外鋼管的柔性密封,既可解決管道抽真空的隔斷問題,又可解決冷橋問題和工作管的補償問題。波紋管的數(shù)量和長度要經(jīng)過計算后確定。密封方式如圖2 所示。

分段密封裝置結(jié)構(gòu)圖

圖2 　分段密封裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2.3、真空度要求

　　根據(jù)德國對玻璃棉保溫鋼套鋼管道所作的實驗,真空度越小,導熱系數(shù)下降越快。但在實際抽真空過程中,真空度越小,抽真空難度越大。從國外經(jīng)驗及我國經(jīng)濟技術(shù)現(xiàn)狀來看,抽吸并保持真空2kPa以下,在實際工程中是切實可行的。管道不抽真空時的外套鋼管表面設(shè)計溫度為50℃,抽真空在2kPa以下時,外套鋼管表面溫度在40℃以下,管道熱損失降低40%左右。