电预热技术在城镇供热直埋保温管道装置中的应用

本文理论与理论相分离，细致引见了管道的预热装置方式，剖析了几种管道预热方式的优缺陷，在此根底上，重点引见了电预热的根本原理、电预热技术及电预热设备在国内直埋管道工程中的应用状况，本文对电预热技术在国内直埋管道工程中的普遍应用具有重要的指导意义，对国内直埋管道装置技术的开展具有重要的推进作用。

1、前言目前，城镇直埋管道的应用和开展曾经进入崭新的阶段，产品的消费和加工工艺曾经根本成熟，直埋管道产品的技术程度得到大幅度的进步。但是，直埋管道装置技术程度不断是限制国内直埋管道开展的瓶颈，由于受国内相关设备和技术程度的影响，国内的管道装置主要采用冷装置无补偿以及有补偿装置两种方式，而愈加平安牢靠的管道预热装置却很少在工程中应用。北京豪特耐公司依据国内管道装置技术的开展现状，为了满足工程中对平安牢靠，实在可行的管道预热技术及设备的迫切需求，与欧洲技术抢先的电预热设备制造商协作，共同开发了合适中国直埋管道产品和施工请求的电预热设备，并将这一技术和设备胜利应用于国内多个大口径直埋供热管网工程中，为国内直埋管道装置技术的开展翻开了崭新的一页。

2、直埋管道的装置方式直埋管道的装置方式能够归结为三种，无补偿装置、有补偿装置和预热装置。直埋管道装置方式的选择受很多要素的影响，钢管直径、钢管壁厚、保送介质温度、敷设深度都将影响管道装置方式的选择，在管网设计中应针对详细的工程实践状况剖析计算以后肯定恰当的管道装置方式。

　　2.1 无补偿装置管道在施工的同时就能够回填，整体焊接收道时的温度等于回填时的环境温度，在管网中最大限度地减少以至完整取消补偿器和固定支架，但是，由于管网运转时的温差较大，管道中锚固段的轴向应力较大，必要时需求对管道停止增强处置。

　　2.2 有补偿装置在管网中用补偿器吸收管道运转中产生的收缩变形，管道中的轴向应力最小，但由于在管网中大量应用了补偿器和固定支架，增加了管网的建立投资，降低了管网的平安性。

　　2.3 预热装置预热装置是界与无补偿装置和有补偿装置之间的一种装置方式，管沟在回填之前管道的一半收缩变形曾经提早释放，管道轴向应力降低到无补偿装置的一半，而且根本取消了管网中的补偿器和固定支架，大大进步了管网的平安性。

　　由以上剖析可见，假如思索管网的长期运转的平安性和稳定性，预热装置是管道直埋敷设的最佳装置方式。特别对管网设计温度高于140℃大管径直埋管道采用预热装置方式具有明显的优势。

3、几种预热装置方式的比拟目前，在工程中应用的预热方式主要有水预热、风预热和电预热三种，下面对各种预热方式的施工条件请求、预热效果、热耗费量、预热时间停止比拟。

　　3.1 施工条件请求水预热当没有便当并且能够应用的热水为预热管道提供热源时，必需具备加热锅炉等加热设备对预热管道提供热水热源，管道中必需为预热准备阀门和一次性补偿器，而且在管道预热之前，预热管道必需焊接终了构成连续的回路。

　　风预热风预热须具备大功率风机对管道提供持续风源，预热管段必需焊接终了，构成完好回路，以便气流顺利经过。

　　电预热除须专用的预热设备以外，对预热管道请求相对较低，由于管道中不需求流通水或者风等介质，因而，不需求管道构成封锁的回路，也不需求在管道中设置一次性补偿器和阀门。

　　3.2 预热效果水预热预热温度比拟平均，但由于管道在预热过程中必需注满热水，所以管道重量很大，管道与土壤之间的摩擦力较大，因而，设计伸长量不容易到达，大管径管道水预热时，管道中容易呈现锚固段，影响预热的效果。

　　由于热风在管道回路中活动时热损失十分大，因而，管道的预热温度不平均，通常状况下，管道起始端和末端的预热温差在20℃左右，影响管道热伸长的平均性。

　　电预热管道电预热将钢管作为电阻，应用电能对钢管停止加热，钢管中没有介质，因而，管道沿长度方向预热平均，预热时间短，而且管道中不存在锚固段，可以到达理想的管道预热效果。

　　3.3 热耗费量针对各种预热方式，依照相同的计算条件下，对各种预热方式所耗费的热量停止了计算。

　　计算条件：钢管直径：DN700mm，钢级：ST52钢管壁厚：8mm预热温差：60K管沟长度：500m计算结果：

　　不思索热水和热风在传输过程中的热损失，热传输效率依照100%计算，三种预热方式热耗费量的比值约为：

　　电预热：热水预热：热风预热/1：25.8：60 3.4 预热时间管道预热时间受钢管的管径、壁厚，以及管道的热损失的影响，在相同的条件下，由于电预热的热耗费量最小，因而，将管道加热到预热温度所需求的时间最短；风预热的热耗费量最大，而水预热的热耗费量固然相对较小，但水预热由于管道的摩擦力较大，因而，到达设计伸长量所需求的时间很长，因而，风预热和水预热的预热时间大约为电预热的3~5倍。

4、电预热技术的根本原理管道电预热是经过预热设备提供一个低电压、高电流的电能，将供回水管道作为电阻经过电缆衔接起来，与预热设备构成回路，将钢管温度加热到设计预热温度。

　　预热设备输出的电压不高于60V，输出电流依据管道的详细状况在3000~5000A.

5、电预热的技术优势与其他预热方式相比拟，电预热技术具有明显的技术优势：

　　施工条件请求简单，不需求在管道中装置一次性补偿器和固定支架；

　　热耗费量小，预热平均，预热时间短；

　　电预热设备体积小、重量轻、易操作、无震动、无噪音，自动监控；

　　适用范围广，只需钢管为介质保送管，都能够完成；

　　低电压能够保证施工平安。

6、电预热设备的适用范围电预热的技术优势必需依托先进的电预热设备来完成。目前，针对直埋保温管道的现场装置实践状况，还没有完整牢靠的技术设备完成钢管的电预热。公司的电预热设备，填补了这个空白。详细适用范围如下：

　　直径DN50-DN1200；

　　单管、多管系统并用；

　　供回水管不同材质的钢管线；

　　钢套钢方式的保温管和聚乙烯外护壳方式的保温管衔接管线；

　　不同直径的管线同时预热；

　　两个有距离的预热段同时预热；

7、电预热技术的工程应用目前电预热技术应用于国内多个集中供热管网工程中，获得了很好的预热效果，同时，积聚了丰厚的工程经历，下面以某个集中供热管网工程中的一段DN900mm管道电预热为例，讨论电预热在工程中的应用效果。

　　预热管段根本参数：

　　管道规格：920×12/1055×14mm管道长度：480m运转温度：130℃环境温度：15.5℃预热温度：68℃设计伸长量：303mm管道预热温度与时间关系曲线（图3）：

　　由图3可见，在预热过程中，管道的温度根本依照直线平均上升，阐明这种预热方式，管道的加热速度十分平均平稳，没有大的起伏，这样能够保证管道良好的预热效果。

　　管道伸长量与时间关系曲线（图4）：

　　由图4剖析可知，在管道预热的最初1~2个小时，管道中由于温升产生的轴向力首先要克制管沟中土壤的摩擦力，因而，在预热开端阶段，管道的热伸长速度很慢，当温度继续升高到超越土壤摩擦力以后，管道的收缩量根本依照直线匀速上升。

　　管道长度与伸长量关系曲线（图5）：

　　图5为管道长度与管道伸长量关系曲线，在管道预热过程中，当管道上没有固定点时，管道向两侧伸长，由图4可见，在预热管线上只要一个伸长量为零的驻点，而且在驻点两侧，管道的伸长量的增加曲线沿直线变化，斜率相同，这阐明管道的预热平均，不存在没有预热的管段。

8、管道电预热应留意的问题管道的电预热施工是一个系统工程，施工中的各个环节必需严厉依照施工请求执行，认真准备，亲密配合，这样才干到达预期的预热效果。

　　8.1 预热时间管道的预热应避开冬季施工，由于冬季环境温度低，管道的伸长量大，预热所需求的时间长，在条件允许时，尽量选在夏季施工。

　　8.2 施工准备在预热施工之前，应完成预热管段的接头保温；

　　管沟回填土应回填至管道高度的3/4处；

　　假如管道作水压实验，应确保将管道中水排放完；

　　在预热设备的两侧分别设标尺，设计伸长量应等于两侧伸长量的总和；

　　将预热管段两端用端帽密封，避免气体流通；

　　检查供、回水管道上有无短路衔接，假如存在短路衔接点，应在预热之前及时切断或调整预热管段，避开短路点；

　　检查预热设备及电缆能否正确衔接；

　　8.3 回填请求在管道到达设计伸长量以后，开端管沟回填。为了控制管道的回缩量，回填土应每200~300mm夯实一次，回填的次第为由预热管段的两端向中间回填。

9、总结直埋保温管道的预热装置是一种平安牢靠的管道装置方式，而电预热是管道预热方式的创新，它具有预热时间短、预热平均、操作简单、容易完成等优点，使管道预热装置变成一种可能，进步了管道的平安性和稳定性以及长期的运用寿命，推进了直埋管道装置技术的开展。