大管径长输热网特殊节点处理及保温管道设计.docx

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1、大管径长输热网特殊节点处理及保温管道设计目录1 .概述12 .特殊节点处理12.1. 穿越城市道路12.2. 穿越铁路22.3. 穿越河流23 ,保温管道设计23.1. 工作管23.1.1. 钢材23.1.2. 钢管壁厚33.1.3. 工作管购置费33.2. 外护层、保温层生产工艺3参考文献：51 .概述泰安市城区外主热源至主城区长输热网项目的主干线长度约17.5km,其中DN1200mm主干线长度约12.5km,DN900mm主干线长度约5km。设计压力为2.0MPa,设计供水温度为120C,设计回水温度为60。供热管道主要敷设于非机动车道、农田以下，全部采用直埋敷设方式。自2019年3月1

2、5日开始方案设计，2019年11月15日全线投入运行。本文结合该项目，对长输热网特殊节点（主要为穿越城市道路、铁路、河流节点）处理及保温管道设计进行探讨。2 .特殊节点处理2.1. 穿越城市道路主干线与城市道路交叉6处。在供热管道穿越城市道路时，主要采用人工顶管施工。与机械顶管施工相比，人工顶管施工成本低，能适应大卵石地层，噪声小。施工过程开挖小，对周围造成的影响比较小。过路供热管道采取供、回水管道分设钢质外护套管方式，DN1200mm管道选用D1820x20钢套管，DN900mm管道选用D1520xl8钢套管。2.2. 穿越铁路DN900mm主干线与京沪高铁泰安段交叉1处。经铁路部门审批，利

3、用现状铁路预留箱涵（为可通行箱涵）穿越供热管道。采取供、回水管道分设钢质外护套管方式，采用D1520x22的螺旋焊缝钢管作为外护套管，钢材为L360,管外壁采用3PE加强级外防腐，管内壁采取喷锌处理，外护套管焊缝接头处采用辐射交联聚乙烯热收缩套防护。设置牺牲阳极的阴极保护措施，以保证外护套管的使用寿命。穿越完成后，采用C30混凝土将外护套管与箱涵间的空隙填满，彻底封堵箱涵。2.3. 穿越河流主干线与泮河、梳洗河各交叉1处。过河供热管道采用C30钢筋混凝土箱涵穿越，箱涵顶位于河道冲刷深度以下2m。这种穿越河流方式不遮挡河道行洪断面，对河道泄洪无影响。泮河河道软弱，在进行箱涵地基处理时，虽然进行了

4、降水操作，但仍然无法通过常规方式完成混凝土支模浇筑。因此，穿越泮河项目采用抛石挤淤技术进行地基处理，选用直径均大于300mm的石头，从高侧坡脚向低侧坡脚填筑，当石头露出河底淤泥后，采用小石块处理平整,随后进行基础处理。3 .保温管道设计3.1. 工作管3.1.1. 钢材对于城镇供热直埋热水管道,DN200mm及以下常采用无缝钢管，选用20钢。DN250mm及以上采用螺旋焊缝钢管，常用的钢材有Q235B、L290、Q355B。从化学成分角度分析，Q355B、L290各项指标控制比Q235B更为严格。从力学性能角度分析，Q355B在屈服极限、抗拉强度上明显优于L290、Q235B。从物理特性角度分

5、析，对于城镇供热直埋热水管道（供水温度不超过150）,Q355B的受热伸长量最小，从变形协调角度更适用。Q235B钢材:屈服极限235MPa,许用应力125MPa,线膨胀系数12.2xlO6K-i。L290钢材：屈服极限290Mpa,许用应力138MPa,线膨胀系数lLlxlOWIC】。Q355B：屈服极限355MPa,许用应力156MPa,线膨胀系数9.1x106KT。3.1.2. 钢管壁厚直埋热水管道的管壁厚度计算、热伸长量计算及应力验算应按CJJ/T81-2013城镇供热直埋热水管道技术规程的第5章规定执行。管道的壁厚有多种限制因素：一次应力验算、安定性分析、局部稳定性验算、径向稳定性验

6、算、整体稳定性验算，并综合考虑大管径管道抵抗局部屈曲、管道腐蚀、磨损。安装方式选取无补偿冷安装，安装温度取10。3种钢材工作管计算壁厚见表lo对于该项目，当工作管采用Q235B时、DN1200mm供、回水管的取用壁厚分别选取16、14mm,DN900mm供、回水管的取用壁厚均选取12mm。当工作管采用L290时，DN1200mm供、回水管的取用壁厚分别选取14、12mm,DN900mm供、回水管的取用壁厚均选取10mm。当工作管采用Q355B时，DN1200mm供回水管的取用壁厚分别选取14、12mm,DN900mm供回水管的取用壁厚均选取10mm。表13种钢材工作管计算壁厚钢材公称直径/mm

7、工作管计算壁厚/mmQ235B120012.79009.8L290120010.89008.4Q355B12008.79006.63.1.3. 工作管购置费根据钢材价格，设计压力2.0MPa条件下，采用Q235B的工作管购置费为5830x104元。与工作管钢材采用Q235B相比，当采用L290、Q355B时，由于工作管壁厚减薄，工作管购置费反而出现下降。综合考虑技术经济性后，工作管钢材选用Q355B。3.2. 外护层、保温层生产工艺保温层（硬质聚氨酯泡沫塑料）厚度按CJJ/T81-2013城镇供热直埋热水管道技术规程第3.2节给出的方法计算（忽略外护层）。除控制保温层外表面温度不超过50C外，

8、还根据GB50264-2013工业设备及管道绝热工程设计规范附录B的规定，要求最大允许热损失小于等于104W/m2。计算时，土壤热导率取1.5W/(mK),DN1200mm供回水管道水平中心距取1.72m,DN900mm供回水管道水平中心距取145m,管顶覆土深度取1.5m,聚氨酯保温材料热导率取0.033W/(mK)。符合设计要求的保温层厚度见表2。表2符合设计要求的保温层厚度管道规格保温层厚度/mmDN1200mm供水管60DN1200mm回水管40DN900mm供水管55DN900mm回水管35在保温层厚度一致的前提下，外护层(高密度聚乙烯)、保温层的传统管中管工艺成本、喷涂缠绕工艺成本

9、分别见表3、表4。表中的单价指包含外护层、保温层在内的单位长度造价。表3传统管中管工艺成本管道规格外护层厚度/mm单价/(元mT)成本/元DN1200mm供水管1634784347.50x104DN1200mm回水管1630733841.25x104DN900mm供水管141984992.00x104DN900mm回水管141828914.00X104表4喷涂缠绕工艺成本1管道规格外护层厚度/mm单价/(元m”)成本/元DN1200mm供水管827983497.50x104DN1200mm回水管824113()13.75xl()4DN900mm供水管61599799.50x104DN900mm

10、回水管61447723.50x104由表3、表4可知，对于该工程，传统管中管工艺成本、喷涂缠绕工艺总成本分别为10094.75x1()4、8034.25x104元。与传统管中管工艺成本相比，喷涂缠绕工艺成本低204%。喷涂缠绕工艺不仅成本低，而且避免了传统管中管工艺存在的外护管开裂问题，为大管径直埋供热管道的安全运行提供了保障。因此，外护层、保温层的生产采用喷涂缠绕工艺。保温层、外护层的相关技术指标应符合GB/T290472012高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件、GB/T34611-2017硬质聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕预制直埋保温管o参考文献：1杨良仲，张连钢，曹宝军，等.大管径热水直埋供热管道保温层厚度的计算川.3煤气与热力，2007(2)：70-72.4周曰从.喷涂缠绕保温管聚乙烯外护层壁厚减薄成因几煤气与热力，2017(3)：A43-A48.第6页共5页