卫奕
华电佛山能源有限公司 广东省佛山市 528000
引言：随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，蒸汽管道直埋敷设技术，在热电联产集中供热领域的应用逐渐引起城市规划和建设部门的重视[1]，由于直埋蒸汽管道的保温和外护管结构对管道热膨胀和补偿方式的影响及限制，因此又有别于架空和地沟敷设方式[2]，地埋蒸汽管道在实际使用中出现的问题较架空管道处理难度复杂许多，本文结合蒸汽供热企业实际遇到的情况提出几点思考。
一、调研情况：
某电厂为热电联产机组对外蒸汽供热管网于2019年5月份投产，管道长度7.8公里，其中地埋管道约5公里。管道材质为#20钢，工作管为无缝钢管，尺寸为DN450，外套管为螺旋缝埋弧焊钢管外径1020设计流量80t/h，蒸汽管道设计压力3.2MPa，设计温度320℃。用户集中于附近5公里的工业园区共20余家，用户过热蒸汽为生产工艺用蒸汽,蒸汽主干线为地埋段，进入工业园区段为架空，管道长度约2公里，管径规格DN450\DN300\DN200\DN150不等。目前，实际流量约为45t/h。投产两年时间，出现管道温降大等问题。由于蒸汽温降较大，至第一个热用户蒸汽温度约为250℃，不满足热用户生产工艺260℃的要求。
该厂相关技术负责人成立调研小组进行实地测量，由厂界至供热园区5公里地埋段共取5处温度测点，温降情况如下：
(1)厂界处蒸汽温度约为312℃。
(2)厂界至1.6km地埋处蒸汽温度296℃，温降16℃，约10℃/km。
(3)2.8km地埋段，蒸汽温度为276℃，温降20℃，约17℃/km。
(4)4.5km地埋段，蒸汽温度257℃，温降19℃，约12℃/km。
(5)地埋管道末端800m处至供热园区第一个热用户，蒸汽温度250℃，温降7℃，约8.75℃/km。
由实地测量结果可知，管道温降异常，2.8km地埋段管道严重偏离正常情况。
初步调研发现导致热网管道温降异常的原因有：地埋管道外护管存在漏点，因当地地下水丰富，导致长期存在地下水渗透进入保温层的情况，引起保温材料失效，管道整体保温效果下降，蒸汽温降偏大地埋管道保温由于长期泡水的原因导致保温效果不佳；地埋管道保温失效；疏水阀门井接口处未焊接或存在焊缝裂纹导致雨水从阀门井与疏水外套管的接缝处渗入；架空管道保温不完善；部分疏水器无法正常使用；供热蒸汽量低于设计值，蒸汽流速降低，导致温降偏离设计值。
二、处理思路
（一）针对地埋外套管泄漏的处理：全面排查地埋管道的外套管漏泄点，有针对性地进行处理，具体操作方式为，热网检修人员针对地埋道路沿线管网检查沿途排潮点排汽情况，观察地埋管道排潮管是否有大量蒸汽冒出，对有蒸汽冒出的地埋管段进行开挖，检查其外套管焊缝是否存在裂纹导致地下水倒灌进入管道的情况。巡线检查发现地埋道路沿线共有三处外套管冒汽较为严重，该厂检修人员利用供热管道停汽期间进行开挖、检查，一处为疏水管道焊缝存在砂眼，从工作管焊缝泄漏至排潮管，其余两处为外套管焊缝裂纹导致地下水倒灌进入保温层，工作管加热后由排潮管排出蒸汽。同时在治理过程中，对检查发现的外套管防腐层损坏的部位重新防腐，做好地埋管道防水，并加装排潮装置。
（二）针对地埋管道保温失效的处理：调查人员实地检查发现管网沿途有约80米的地埋管道的覆土层地表植被烤死，测得地面温度高达60℃，基本判断为地埋外套管保温失效造成管道超温。只有对该处的地埋管进行保温修复后方可杜绝类似情形发生。调研人员建议对地埋管道外套管开孔并注浆，施工作业时对地埋管每两个固定节之间开挖三个点进行注浆，间隔约20米设置一处注浆口，采用高压注浆设备注入硅酸镁或微孔硅酸钙等保温材料的方式填充保温，由热网管道设计院核对保温材料的选用，保证保温效果高压注浆解决方案，其高压注浆材料为稀土复合保温涂料，稀土导热系数参数如下：
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其中稀土复合材料其优点在于可以在管道供热运行中进行施工，施工难点在于必须确保外套管失效保温棉能清理干净，否则高压注浆泵无法将稀土材料填充密实。（注浆过程中，稀土复合材料本身具有受热凝固的特点，如有保温棉阻隔则稀土材料在未填充到指定区域则凝固堵塞，无法保证稀土材料能有效灌注）。
（三）针对阀门井的处理：调研人员结合设计图纸现场检查发现，热网管道地埋段输水阀门井多处存在未安装波纹隔断装置，造成运行当中管道热膨胀无法释放，应力集中导致输水外套管与阀门井脱焊，雨水倒灌进入管道保温层。针对该现象，该厂检修人员利用停汽机会对疏水管与阀门井的结合处按设计图纸要求安装波纹隔断装置，确保输水外套管与阀门井结合除的密封和膨胀量满足设计要求。
（四）针对疏水器的处理：该厂热网管线疏水点布置从厂区至用户共计98处疏水点，其中厂区内部11处、厂区围墙至供热园区入口31处、供热园区内56处。检查发现热网管道沿线多数自动疏水器已失效，热网巡线人员为降低管损关闭自动疏水器前后隔离阀，导致管道疏水无法排除，疏水积存在管道，形成散热效应，造成温降加大，针对上述情况该厂紧急采购一批新型自动疏水器，利用管道降参数期间，逐一进行更换，对一次阀门无法关严的疏水点利用停机机会，对自动疏水器及前后阀门一起更换，同时针对管道启停疏水时噪音大，在输水管道么段加装消音器。治理完成后用户测温降明显改善。
（五）针对架空段保温的处理：供热园区架空段管道保温在不久前的管道提升迁改工程中，已对约80%的支线管道保温进行重新安装和修复，外表温度平均低于40℃，调研人员认为管道外保温对整体温降影响不大，但仍有个别位置存在超温和未保温的情况，检查人员现场实测统计共有16处，其中保温超温部分12处、保温缺失部分4处，该厂检修人员在管道运行阶段完成对该部分的保温修复，修复后温升影响不明显但消除了保温破损造成的管道腐蚀的隐患。
（六）针对供热流量下降的处理：该厂市场部门人员合理调整用汽价格，和热用乎做好解释沟通，争取加大用汽量，同时积极开拓新的热用户。该厂热网技术部门积极走访用汽单位解决实际需求，做好配套服务，争取将蒸汽流量稳定在60t/h以上，实际上在后续热网管道供汽量达到56t/h后，管道的整体温降有明显改善。
（七）增加监控手段：调研人员建议对重点部位加装温度测点，结合该厂智慧热网建设，在地埋深度不超过3米，地下水不丰富的地方安装温度传感器， 疏水井内安装温度、液位测点，该系统功能如下：
外套管漏点评估装置主要由流体传感器（进行流体物性计算包括传热系数,焓值,过热度,含水率,质量,能量,密度,流速,雷诺数等）、管道热参数传感器（在线计算管道介质的传热系数,焓值,过热度,含水率,流速、密度等）、排潮状态传感器（进行湿空气、蒸汽计算以及排潮量计量）、管网无源温度标签（埋地深度1~3米）等四部分组成，其控制系统数据交互基于物联网云平台进行无线传输。
三、结论与建议
通过对该厂热网管道的地埋管道部分检查修复、架空管道保温修复、自动疏水器更换、疏水阀门井隔断安装、以及增加供热流量等处理措施后，用户侧的蒸汽参数已接近正常使用值取得显著改善，其中供热流量对整体温降影响最大，供热园区温降影响最大的因素是自动疏水器，但通过其余措施的得当处理，有效提升了供热管道的安全可靠性。对于后续管道的安全稳定运行提供坚实基础。
参考文献：
[1]李奕，杨亚姝.结合工程谈高温直埋蒸汽管道设计[J].中国科技信息，2008(5):34-35.
[2]刘明超 郭东升.直埋蒸汽管道的设计要点分析 .区域供热, 2020,(06),130-134