保溫管技術(shù)應(yīng)用

1、一、產(chǎn)品分類、結(jié)構(gòu)、性能指標和生產(chǎn)工藝(一)分類1、按輸送介質(zhì)溫度分類主要分為預(yù)制直埋熱水保溫管和預(yù)制直埋蒸汽保溫管兩大類。熱水保溫管輸送的介質(zhì)最高溫度為140C,主要用于北方城市集中供熱工程；蒸汽保溫管輸送 的介質(zhì)最高溫度為300C,主要用于電子、醫(yī)藥等行業(yè)的用汽。2、熱水保溫管分類(1)按生產(chǎn)工藝主要分為“管中管”工藝和“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞”工藝。目前大局部廠商都采用“管中 管”生產(chǎn)工藝，“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞”工藝是一種新型生產(chǎn)工藝，技術(shù)含量較高，國內(nèi) 外僅有為數(shù)不多的幾個制造商掌握，處于技術(shù)壟斷階段，我廠是目前國內(nèi)唯一掌握該核心技術(shù) 的廠商。(2)按芯管的數(shù)量分類主要分為單芯管和雙芯

2、管，目前國內(nèi)生產(chǎn)的熱水保溫管均為單芯管。(3)按芯管的材質(zhì)主要有鋼管、不銹鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、PPR、HDPE等材質(zhì)。(4)按應(yīng)用領(lǐng)域分類用于城市集中供熱，目前是熱水保溫管的主流。用于城市集中供冷。用于高寒地區(qū)自來水管道保溫用于北方高層建筑自來水二次供水管道保溫用于石油長輸管道保溫用于海底輸油管道保溫用于其他領(lǐng)域，如用于煤礦冷氣輸送管道保最大預(yù)熱管徑中1420mm不同口徑的保溫管線可同時預(yù)熱不連續(xù)的管段可同時預(yù)熱替換舊管網(wǎng)中損壞的補償器城市中心不具備敞溝條件的預(yù)熱安裝5、電預(yù)熱安裝主要工藝參數(shù)預(yù)熱管溝長度1000米預(yù)熱時間20h以內(nèi)三、熱水保溫管的其它用途（一）用于集中供冷領(lǐng)域的保溫管近年

3、來國內(nèi)在積極采用區(qū)域集中供冷為賓館、機場、學校和商業(yè)建筑等提供冷源，隨著我國經(jīng) 濟的快速開展，能源需求劇增，能源形勢相當嚴重，因此要積極開展分布式能源，實現(xiàn)熱、電、 冷聯(lián)產(chǎn)，提高一次能源利用率，來改善城市環(huán)境質(zhì)量。1、區(qū)域集中供冷系統(tǒng)由專門的制冷站集中制備冷水，并通過區(qū)域管網(wǎng)進行冷水供給的供冷系統(tǒng)。區(qū)域供冷系統(tǒng)由制 冷站、輸送管路系統(tǒng)和末端板式換熱間組成。2、管路系統(tǒng)對于區(qū)域供冷系統(tǒng)，能源使用效率及運行本錢很大程度取決于如何高效地將冷水從冷站輸送到 每個用戶，而采用優(yōu)質(zhì)的直埋預(yù)制保溫管系統(tǒng)可保證冷量從冷站輸送到用戶過程能量損失很少。 采用集中供冷方式并結(jié)合采用優(yōu)質(zhì)的直埋式預(yù)制保溫管系統(tǒng)能夠顯著

4、地節(jié)約資源、能源和減少 二氧化碳等有害氣體的排放，符合我國的節(jié)能減排政策。我廠是國內(nèi)最早成功將直埋預(yù)制保溫管應(yīng)用于區(qū)域集中供冷系統(tǒng)，并先后在上海安亭、廣州大 學城、重慶江北嘴、海南三亞亞龍灣等區(qū)域集中供冷供熱工程獲得應(yīng)用，目前工程運行良好。3、產(chǎn)品主要技術(shù)性能聚氨酯保溫層：聚氨酯保溫層性能指標見表2 表2聚氨酯保溫層性能指標工程單位性能指標芯部密度Kg/m3三50徑向抗壓強度（壓縮10%）MPa20.2閉孔率%88吸水率(232,96h)g/cm30. 03導(dǎo)熱系數(shù)（10）w/m. k0. 025由于區(qū)域集中供冷起步較晚，因此到目前，還沒有針對區(qū)域集中供冷的直埋式預(yù)制保溫管的產(chǎn) 品標準，基本沿

5、襲區(qū)域集中供熱直埋式預(yù)制保溫管產(chǎn)品標準和相應(yīng)規(guī)格保溫管，由于集中供冷 輸送的介質(zhì)溫差較集中供熱溫差較小，因此照搬用于集中供熱相應(yīng)規(guī)格的保溫層厚度就顯得過厚，很不經(jīng)濟，造成一定浪費。因此要針對集中供冷的特點設(shè)計合理的保溫層厚度，既保證工 程保溫需要，又降低工程造價。4、典型工程應(yīng)用案例廣州大學城區(qū)域集中供冷工程廣州大學城區(qū)域供冷系統(tǒng)是目前國內(nèi)最大的區(qū)域供冷工程。區(qū)域供冷系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計裝機容量約 37. 3萬千瓦（10. 6萬冷噸），已建成7. 7萬冷噸，設(shè)置板式換熱間300個，主供冷管網(wǎng)約120 公里。供冷建筑面積約352萬平方米，可為25萬人口提供環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效的空調(diào)服務(wù)。該 系統(tǒng)采用了冰蓄冷

6、技術(shù)，在晚上制冰蓄冷，白天融冰供冷，實現(xiàn)電力負削峰填谷。上海安亭區(qū)域集中供冷、供熱工程上海安亭集中供熱、供冷工程為80萬平方米住宅和約20萬平方米的公建提供供熱和供冷配套 服務(wù)，公建包括五星級酒店、酒店式公寓、高檔辦公樓、購物中心、學校、醫(yī)院以及影劇院等。 供冷能源管線的供回水溫度為6/14C,供熱管線僅供公建，供熱能源管線的供回水溫度為 90/60,管材為預(yù)制式直埋保管，管線總長33km。該工程是通過集中式的能源站房向整個新 鎮(zhèn)提供冷熱服務(wù)。重慶江北嘴區(qū)域集中供冷、供熱工程重慶江北城CBD區(qū)域江水源熱泵集中供冷、供熱工程，采用區(qū)域集中供冷、供熱系統(tǒng)，能源方 案采用電制冷+江水源熱泵+冰蓄冷的

7、形式，為江北城公共建筑提供集中的冷熱源。用于集中供 冷系統(tǒng)的冷水供水溫度為3,回水溫度為13；用于集中供熱系統(tǒng)的熱水供水溫度為45, 回水溫度為43。(4)海南三亞亞龍灣區(qū)域集中供冷工程海南三亞亞龍灣冰蓄冷區(qū)域集中供冷工程位于海南省三亞市亞龍灣國家旅游度假區(qū)E08地塊， 為亞龍灣地區(qū)五星級酒店空調(diào)提供3. 5CT1C冷水，供冷面積超過40萬平方米。一期供冷能 力為8880RT,蓄冰量25500RTh,采用4臺1100冷噸雙工況三級離心機組，2臺1175RT基載機 組，2009年12月實現(xiàn)供冷。(二)用于高寒地區(qū)自來水管道保溫領(lǐng)域1、產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)芯管采用球墨鑄鐵管和HDPE管。DN300及以上芯

8、管采用球墨鑄鐵管，DN300及以下芯管采用 HDPE 管高密度芯管采用PE100級材料保溫層采用聚氨酯泡沫外護管采用PE80級材料在芯管外側(cè)敷設(shè)熱通道，預(yù)留伴熱電纜2、主要材料技術(shù)要求球墨鑄鐵管球墨鑄鐵管長度5. 8m-6m,符合IS02531中K9等級，內(nèi)部為水泥襯層，外部為鍍鋅層(2 130g/m2) o外護管性能指標原料采用PE80級高密度聚乙烯樹脂。拉伸屈服強度最小為19MPa斷裂伸長率不低于350%聚氨酯性能指標抗壓強度，0. 15MPa導(dǎo)熱系數(shù)0. 027w/m. k閉孔率290%吸水率WO. 245g/cm3保溫管最小剪切強度雙塑保溫管溫度kg/cm2+20 1.4-11.4-3

9、0 1.8-50 1.8（三）噴涂纏繞保溫管1、纏繞式保溫管是歐洲上世紀90年代末開發(fā)出的一種新型保溫管材。本世紀初，美國也開始 生產(chǎn)，管徑不大于DN800,我廠已成功開發(fā)噴涂纏繞保溫管，該產(chǎn)品和制造技術(shù)已通過天津市 經(jīng)委組織的技術(shù)專家鑒定。2、產(chǎn)品主要性能指標鋼管、聚乙烯外護層、聚氨酯保溫材料的主要性能指標與傳統(tǒng)的“管中管”相同。質(zhì)量及性能符合EN253及CJ/T114-2000標準要求。3、噴涂纏繞保溫管優(yōu)點根據(jù)設(shè)計要求在一定范圍內(nèi)可任意調(diào)整保溫層厚度和聚乙烯厚度；聚乙烯外護層應(yīng)力水平低；聚乙烯保護層厚度相對較薄；管材聚氨酯密度分布；無須開模具，隨時根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)格安排生產(chǎn)，適應(yīng)性強。（

10、四）二次供水保溫管聚氨酯質(zhì)量要求技術(shù)性能指標工程單位性能指標芯部密度Kg/m340-50壓縮強度MPa20.2閉孔率%288導(dǎo)熱系數(shù)（20）W/m. kW0. 028（五）煤礦冷氣輸送用保溫管對于煤礦夏季采煤層的環(huán)境溫度較高，有些煤礦為了改善工人的作業(yè)環(huán)境，采用保溫管道將冷 氣輸送到礦井采煤層。由于煤礦的特殊工況條件，對保溫管的平安性能提出較高的要求，主要 表達在兩個方面，要求聚氨酯和聚乙烯必須不僅抗靜電而且必須阻燃。1.聚乙烯外護管主要技術(shù)性能指標2.聚氨酯主要技術(shù)性能指標（見下表）工程單位技術(shù)性能指標拉伸屈服強度MPa之19斷空伸長率%2350外表電阻率Q1.0 x109酒精噴燈燃燒性能有

11、焰平均值S3無餡20有餡最大單值S, /工* W88導(dǎo)熱系數(shù)W/m.kSO.030外表電阻率Q1,0 x109酒精嘖燈燃燒性能有焰平均值s3無烙20有焰最大單值s10無焰沖出溫、化工廠低溫介質(zhì)管道保溫、液化氣管道保溫等。3、蒸汽保溫管分類 按結(jié)構(gòu)分類主要分為“鋼套鋼”外滑動結(jié)構(gòu)和內(nèi)滑動結(jié)構(gòu)兩大類?！颁撎卒摗蓖饣瑒咏Y(jié)構(gòu)按外防腐材料分為，三層PE防腐層、硬質(zhì)聚氨酯防腐層、環(huán)氧粉末 防腐層、聚胭防腐層、玻璃鋼防腐層等。三層PE防腐層長期耐溫為50,后4種防腐層長期 耐溫在80-90o(二)熱水保溫管介紹1、保溫管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)預(yù)制直埋熱水保溫管是由輸送介質(zhì)的芯管、硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層和高密度聚乙烯外護層緊

12、密 結(jié)合而成，通常芯管采用鋼管，也可根據(jù)輸送介質(zhì)的種類和溫度要求，采用其它材質(zhì)的管材。(1)單管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(2)雙管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)2、材料及性能芯管通常采用無縫鋼管和螺旋埋弧焊鋼管，DN150及以下采用20號無縫鋼管，執(zhí)行GB/T8163標準, DN200以上采用Q235B鋼板制作的螺旋埋弧焊鋼管，執(zhí)行GB/T9711. 1標準。(2)聚乙烯外護層聚乙烯外護層采用PE80級高密度聚乙烯樹脂制成，具有很高的機械強度和優(yōu)良的耐腐蝕性能。 主要性能指標符合表1要求。表1 IIDPE外套管性能指標近年我國石化工業(yè)得到較快開展，適合外套管的高密度聚乙烯樹脂牌號較多，如上海金菲石油 化工生產(chǎn)的TR480、齊魯石化

13、公司塑料廠生產(chǎn)的DGDB2480、燕山石化生產(chǎn)的7600M等, 國外公司如，韓國大林公司的TR402、大韓油化的P502等牌號。工程單位性能指標密度Kg/m32940碳黑含量%2. 50. 5拉伸屈服強度MPa219斷裂伸長率%2350耐環(huán)境應(yīng)力開裂h2300長期機械性能h2000(3)硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫層具有優(yōu)良的保溫絕熱性能，是由異氟酸酯和組合聚酸在常溫下經(jīng)充分 混合反響生成，其主要性能指標符合表2要求。表2聚氨酯保溫層性能指標工程單位性能指標芯部密度Kg/m3N60徑向抗壓強度（壓縮10%）MPaNO. 3閉孔率%288高溫吸水率%10導(dǎo)熱系數(shù)（50）w/m. kW0

14、. 033目前聚氨酯組合聚酸原料主要有：141b系統(tǒng)、環(huán)戊烷系統(tǒng)和水系統(tǒng)，水系統(tǒng)發(fā)泡劑是二氧化 碳。三個系統(tǒng)的主要區(qū)別：環(huán)境方面：HCFC-141b是替代F-11的第一代替代物，僅作為過渡替代品。141b在大氣中的壽命比擬短， 對臭氧的消耗程度為F-11的1%,但其臭氧潛值（ODP）大于零，對臭氧層有危害。目前興旺國 家已禁止使用141b發(fā)泡劑。九十年代歐洲率先在冰箱和直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)中開始使用戊 烷發(fā)泡體系，特別是環(huán)戊烷發(fā)泡體系。目前我國幾乎大局部冰箱生產(chǎn)廠家均采用環(huán)戊烷作為發(fā) 泡劑。目前替代F-11發(fā)泡劑的第二代替代物有C0?和環(huán)戊烷，兩者臭氧潛值（ODP）均為零， 對臭氧層無破壞作用

15、。目前國內(nèi)聚氨酯組合料在耐溫方面還存在一定差距。對于要求耐溫較高的輸送管道，聚氨酯 原料通常采用德國拜耳公司、美國亨斯邁公司、美國陶氏公司生產(chǎn)的組合聚酸，各項指標均符 合中國建設(shè)部標準和歐洲標準。（3）成品管直埋式預(yù)制保溫管具有優(yōu)異的保溫性能、與傳統(tǒng)的保溫管相比具有綜合造價低、施工方便的特 點，其主要性能指標符合表3要求。成品管性能指標3、管件種類工程單位性能指標外徑增大率%W2軸向剪切強度MPa20. 12 (232)抗沖擊性能-20 , 2m 高 3.0kg 落錘聚乙烯外套無可見裂紋單管管件種類直管變徑管跨越三通的Z型支管平行三通平面三通45彎頭90。彎頭固定節(jié)保溫閥門雙管管件種類90度預(yù)

16、制彎頭預(yù)制三遢:預(yù)制變徑 變徑分為一級變徑和二級變徑。4、生產(chǎn)工藝 直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)工藝分為“管中管”工藝和“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞”工藝，目 前幾乎所有廠商都采用傳統(tǒng)的“管中管”工藝生產(chǎn)預(yù)制直埋保溫管。噴涂纏繞保溫管是歐洲上 世紀90年代末開發(fā)的一種新型保溫管材。我廠針對集中供冷、供熱的特點，瞄準國際先進的生產(chǎn)工藝和制造技術(shù)，已成功自主研發(fā)出具 有國際水準的噴涂纏繞工藝、裝備、技術(shù)和產(chǎn)品，目前我廠是國內(nèi)唯一掌握該核心技術(shù)的廠家。 由于“聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞”工藝在一定范圍內(nèi)可任意調(diào)整保溫層厚度和聚乙烯外護層厚度, 因此完全滿足不同地域、不同工況、不同介質(zhì)溫度對保溫層厚度的要求，生產(chǎn)不同聚氨

17、酯厚度 和聚乙烯厚度的保溫管，也可根據(jù)供、回管對保溫層厚度的要求生產(chǎn)不同厚度的保溫層，減少 材料消耗。噴涂纏繞保溫管更適合南方地區(qū)的集中供熱和集中供冷工程。曹匕竹金工藝流程“管中管”工藝噴涂、纏繞工藝:犯上失卅擔加卜I卅&I癡啾鋼管除銹卜聚氨酯噴涂 卜I聚嬴酯厚度在線檢測 卜, 聚乙爍纏繞 卜噴淋冷卻噴淋冷卻跟蹤切割T成品檢驗卜“管中管”工藝介紹直埋式預(yù)制保溫管生產(chǎn)和設(shè)計的核心是保溫管必須形成三維一體結(jié)構(gòu)，這樣管材在運行時，鋼 管、聚氨酯和PE外套管三者實現(xiàn)同時收縮或伸長，并通過土壤的摩擦力束縛管網(wǎng)。鋼管拋丸除銹發(fā)泡前對所有鋼管進行拋丸處理，清理鋼管外表油脂、污物和銹蝕，加大鋼管外表粗糙度，提

18、 高了鋼管和聚氨酯的粘結(jié)力。PE外套管內(nèi)壁電暈處理PE外套管本身是沒有極性的，如果不對其內(nèi)壁進行電暈處理，外套管與聚氨酯之間是不粘接的, 因此為了增加聚乙烯與聚氨酯之間的粘接強度，PE外套內(nèi)壁必須進行電暈極化處理，采用高 電壓對外套管內(nèi)壁進行電暈極化處理，在不降低聚乙烯力學性能的情況下，改變聚乙烯內(nèi)外表 的極性，增加與聚氨酯酯的粘接力，經(jīng)過電暈處理后的PE外套內(nèi)外表，其外表張力250達因 /cm,完全滿足管材三位一體結(jié)構(gòu)要求。聚氨酯發(fā)泡影響PU發(fā)泡質(zhì)量的關(guān)鍵因素A設(shè)備(設(shè)施)方面選擇先進的高壓發(fā)泡機發(fā)泡機必須選擇高壓發(fā)泡機且發(fā)泡機混合壓力不低于lOObar發(fā)泡機的流量足夠大，使?jié)沧r間與發(fā)泡成

19、型時間有合理的比例關(guān)系發(fā)泡混合頭和原料計量泵要選擇德國產(chǎn)溫度、流量、壓力等控制精度要高 足夠大的原料制冷功率配置B配備足夠大加熱功率和溫度分布均勻的管材預(yù)熱設(shè)備C優(yōu)良的聚氨酯原材料D優(yōu)異的工藝控制PE管件生產(chǎn)(1)熱板焊接設(shè)備主要用于彎頭的焊接，具有焊接強度高，生產(chǎn)效率高的特點，強度等同于管材的強度。手提式擠出機焊接工藝主要用于三通和變徑等異性管件的焊接，具有焊接強度高的特點，強度等同于管材的強度。手 提式擠出焊接工藝是利用自動控制溫度的熱風將對接焊口外表聚乙烯加熱到熔融狀態(tài)，隨即將 由手提式擠出機擠出、處于自動溫度控制下的熔融狀態(tài)的聚乙烯熔體，在壓力作用下進行V型 接口的焊接，形成一定高度均

20、勻的焊縫。5、現(xiàn)場接頭施工影響保溫管使用壽命的主要因素有管網(wǎng)設(shè)計質(zhì)量、管材(管件)質(zhì)量及現(xiàn)場接頭施工質(zhì)量?，F(xiàn) 場接頭質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響管網(wǎng)運行壽命，在實際工程中，即使采用良好的管網(wǎng)設(shè)計和優(yōu)良管 材質(zhì)量，如果施工接頭質(zhì)量很差，就會極大縮短管網(wǎng)的壽命。傳統(tǒng)的PE焊接工藝焊接質(zhì)量較 差，容易造成PE接頭部位進水，不僅影響管網(wǎng)的保溫性能，增大管網(wǎng)熱損失，而且最致命的 危害是管網(wǎng)進水后，水經(jīng)汽化后體積急驟膨脹，使PE接頭破壞，造成整個管網(wǎng)PU破壞并加速 鋼管腐蝕，極大縮短保溫管網(wǎng)的壽命，因此現(xiàn)場接頭施工的質(zhì)量是熱力管網(wǎng)正常運行的關(guān)鍵。現(xiàn)場保溫接口施工方式PE外套管接口方式a. HDPE接頭套管+熱收縮帶工藝適合公稱直徑不大于250mm保溫管接頭。本方法是采用液化石油氣火焰加熱熱縮帶，通過熱收 縮帶收縮使PE外套和接頭套管搭接處密封，實現(xiàn)柔性連接。既保證了接頭的密封和防水性， 又可吸收管道的軸向位移。b.電熱熔工藝適合公稱直徑300mm及以上保溫管接頭。電熱熔焊接是通過電、加熱預(yù)埋在聚乙烯接頭套管內(nèi) 外表的金屬網(wǎng)，通電加熱接頭套管和直管外套管，并施加一定壓力，使其融為一體。采用專用電控箱對加熱過程進行程序化自動控制，通過對不同管徑工藝參數(shù)的控制，獲得最正確熔化溫度,