隨著供熱面積的不斷擴大，蒸汽管道的長度也隨著供熱半徑的延伸而逐漸延長，而管道的保溫性能作為保證蒸汽管道熱力保留、確保末端用戶蒸汽參數的重要保障，其重要性不言而喻，為此，有必要深入展開對管道保溫材料和保溫工藝的研究和討論，分析并改進蒸汽管道常見的保溫問題，確保鋼套鋼蒸汽保溫管的安全、穩定傳輸。論文分析和總結了近年來的保溫改造項目實例，并結合蒸汽管道常見的保溫問題提出了一些具體的解析意見和改進策略，謹供相關部門參考使用。
【Abstract】With the expansion of the heating area， the length of the steam pipeline is extended gradually along with the extension of heating radius. The thermal insulation performance of the pipe is an important guarantee to ensure the thermal retention of the steam pipe and the steam parameters of the end users， it has certain importance. Therefore， it is necessary to carry out in-depth research and discussion on pipeline insulation materials and insulation technology， analyze and improve the common insulation problems of steam pipeline， so as to ensure the safe and stable transmission of steam pipeline. This paper analyzes and summarizes the examples of thermal insulation renovation projects in recent years， and puts forward some specific analytic opinions and improvement strategies based on the common thermal insulation problems of steam pipelines， for the reference of relevant departments.
【關鍵詞】蒸汽管道;保溫問題;解析;改進
【Keywords】steam pipeline; insulation problems; analysis; improvement
【中圖分類號】TU995 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）09-0135-02
1 引言
自從我國將節能減排納入長期國策之后，許多熱電行業紛紛響應國家這一基本國策的號召，推行并實施了“上大壓小”“集中整合”的制度，因此，大力發展集中供熱就顯得尤為重要。為了更好地應對不斷延伸的供熱半徑，許多電廠開始從原有的老管道著手，開展了一系列的老管道利舊工作，例如，保溫管道改造、保溫材料更換等舉措，以此來提高管道的熱量保留能力，降低管道的熱量損耗，從而更好地完成長距離熱負荷輸送任務。
2 蒸汽管道常見的保溫問題及原因
2.1 由于重力引起管道的脫空現象
蒸汽管道常見的保溫問題種類繁多，其中問題表現較為突出的是由重力引起的管道脫空問題[1]。此類問題根據管道布置方式的不同，主要可以分為兩大類：一是管道的下部脫空（如圖1所示），這類管道脫空現象主要存在于水平布置的蒸汽管道之中;二是管道保溫下沉、直管段無保溫，該問題主要多發于垂直管道當中。
2.2 保溫材料受潮或吸潮
在一些地區的蒸汽管道改造和鋪設項目中，由于事先沒有明確項目工期，許多保溫材料在沒有開工之前就提前進入施工現場，再加上相關人員對材料的管控和維護工作不到位，因此，造成了部分保溫材料出現嚴重的受潮或吸潮現象，極大程度上影響了保溫材料的保溫性能，尤其是對于一些南方氣候濕熱地區而言，這種情況更為嚴重。保溫材料內部出現水分殘留，不僅會使氣體空間受到侵占，影響保溫材料的隔熱性能，同時還會導致保溫材料出現濕遷移和相變傳熱現象，使蒸汽管道的導熱性系數大打折扣。有實驗表明，保溫材料含水時，其導熱系數會隨之成倍地增加，保溫材料導熱系數的上升直接導致了蒸汽管道的熱量流失，大大降低了蒸汽管道的保溫性能。除此之外，還有部分蒸汽管道的保溫材料在遇到水份時，一旦受潮或是吸潮還會出現粉化現象，表現為受熱后逐漸變為粉末狀，這種現象也在一定程度上影響著保溫材料的保溫性能。
2.3 保溫材料隨熱位移受擠，造成部分管道無保溫
在整個蒸氣管道網中，補償器段和管道熱位移較大部位都是易出現保溫問題的管段，熱位移較大的情況下會導致管道位移反方向部位管道保溫材料受到擠壓，從而導致該部位保溫缺失，管道熱損失增加（如圖2所示）[2]。除此之外，還有的管道附件部位也存在著保溫工作不到位的問題。
3 蒸汽管道常見保溫問題解析和改進
造成上述問題的根本原因無外乎三個方面，分別是設計環節、材料質量控制環節以及施工環節上的不足，設計是根本、選材是保證、施工是關鍵，以下針對蒸汽管道常見保溫問題的改進提出建議。
3.1 保溫設計是工程項目實現的根本
3.1.1 保溫材料的使用溫度
蒸汽管道保溫材料在使用溫度的設計上是具有一定要求的，使用溫度的設計必須保證保溫材料在使用溫度范圍之內，經過長時間的反復使用之后，仍能符合最初的設計需求和運行技術要求，即為保溫材料的使用溫度。例如，歐文斯·科寧的高溫玻璃棉保溫材料，該材料的最高耐熱溫度為538℃，而在長期使用的情況下，該材料實際的耐熱溫度則是300℃。張家港某運行溫度為280～300℃的熱網項目就采用了這種保溫材料，使用初年管道頂部可見積雪，證明保溫效果良好，次年則出現了保溫性能下降的現象，管道保溫層高溫玻璃棉粉化現象較為明顯。
3.1.2 保溫材料的最佳容重
蒸汽管道的保溫設計中，如果對保溫材料容重方面的設計和選擇不合理，選用了較輕容重保溫材料，那么在重力和使用時間的雙重作用下，水平管道保溫層極易出現上薄下厚的現象，嚴重時甚至會導致管道下部脫空，使蒸汽管道保溫性能急劇下降。因此，設計人員應當盡量選擇最佳容重的保溫材料，具體可以依照以下幾點進行選擇：首先，保溫材料的導熱系數應當相對較低;其次，保溫材料在抗震性能、機械強度以及彈性恢復系數等方面必須表現良好;再次，利用包裝運輸和安裝的過程，觀察保溫材料的外形穩定性是否符合標準，尤其要注意材料的厚度變化是否穩定;最后，對于一些礦纖材料及其制品而言，最佳容重的選擇和設計更加具有實際意義，設計人員還應當著重對此類保溫材料的最佳容重進行控制，例如，巖棉制品的容重應當以90～150㎏/m3為最佳，超細玻璃棉的容重應當以50～80㎏/m3為最佳，硅酸鋁的最佳容重和導熱系數關系可參考GB/T 16400—2015《絕熱用硅酸鋁棉及其制品》中的相關標準。
3.2 材料質量是工程質量實現的保證
為了有效地解決蒸汽管道中常見的保溫問題，相關單位在施工前就應當加強對保溫材料采購環節的管控，確保所采購的保溫材料無論是在導熱系數、最佳容重方面，還是在保溫材料的厚度等方面均符合管道保溫設計的技術要求和使用需求。許多業主單位盲目地相信保溫材料生產廠家所提供的檢測報告，沒有對保溫材料進行實地考察和后續的抽查，認為只要檢測報告中反映出的數據符合設計要求就可以進行采購，因此，對材料質量的審核放松警惕，從而為后續的使用埋下了嚴重的問題隱患。為此，相關單位必須從源頭上加強對保溫材料的質量控制，加大對保溫材料生產和運輸全過程的監督和管理力度，堅決杜絕不符合標準的材料進場。
3.3 施工是工程保溫效果實現的關鍵
3.3.1 保溫材料的保管
保溫材料的合理保管也是有效解決蒸汽管道常見保溫問題的重要措施之一，相關單位應當正確認識到保溫材料保管工作的重要性，意識到保溫材料的保養情況直接關系著后期的蒸汽管道保溫效果。因此，要求相關單位要從保溫材料進場開始，認真做好保溫材料的防水保管工作，并一直持續到施工階段。同時，對于保溫材料的堆放而言，要求相關人員應當優先考慮庫房堆放的方式，將材料盡量置于室內，如果不具備庫房堆放條件，相關人員也可采用底部墊高和頂部覆蓋的方式進行保溫材料防水，避免雷雨臺風天氣材料受到雨淋或者雨水浸泡，出現受潮或吸潮現象。
3.3.2 保溫材料的施工
除了上述方式之外，蒸汽管道常見保溫問題的改進還可以從保溫材料的施工方面入手。相關單位應當嚴格規范施工人員的施工行為，雨水天氣禁止開展一切保溫材料施工活動，堅決杜絕施工中出現使用受潮保溫材料的行為。同時，還要嚴格控制保溫層和外護層的施工順序，要以由上至下的順序進行施工[5]。此外，每一段保溫管施工完成之后，施工人員還要在規定時間內完成外護層或防水層的包扎工作，最晚不得超過第二天。
4 結語
綜上所述，蒸汽管道的保溫工作意義重大，直接關系著熱網工程的熱損控制效果。因此，保溫工作也可以看作是整個熱網工程建設成敗的決定因素之一，并且也是熱網工程質量控制中的一大難題，不論是對于架空管道而言，還是對于埋地管道而言，都需要引起相關人員的高度重視，確保每一個保溫施工環節的合理性，這樣才能夠有效地避免一些常見的蒸汽管道保溫問題的出現。
【Abstract】With the expansion of the heating area， the length of the steam pipeline is extended gradually along with the extension of heating radius. The thermal insulation performance of the pipe is an important guarantee to ensure the thermal retention of the steam pipe and the steam parameters of the end users， it has certain importance. Therefore， it is necessary to carry out in-depth research and discussion on pipeline insulation materials and insulation technology， analyze and improve the common insulation problems of steam pipeline， so as to ensure the safe and stable transmission of steam pipeline. This paper analyzes and summarizes the examples of thermal insulation renovation projects in recent years， and puts forward some specific analytic opinions and improvement strategies based on the common thermal insulation problems of steam pipelines， for the reference of relevant departments.
【關鍵詞】蒸汽管道;保溫問題;解析;改進
【Keywords】steam pipeline; insulation problems; analysis; improvement
【中圖分類號】TU995 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）09-0135-02
1 引言
自從我國將節能減排納入長期國策之后，許多熱電行業紛紛響應國家這一基本國策的號召，推行并實施了“上大壓小”“集中整合”的制度，因此，大力發展集中供熱就顯得尤為重要。為了更好地應對不斷延伸的供熱半徑，許多電廠開始從原有的老管道著手，開展了一系列的老管道利舊工作，例如，保溫管道改造、保溫材料更換等舉措，以此來提高管道的熱量保留能力，降低管道的熱量損耗，從而更好地完成長距離熱負荷輸送任務。
2 蒸汽管道常見的保溫問題及原因
2.1 由于重力引起管道的脫空現象
蒸汽管道常見的保溫問題種類繁多，其中問題表現較為突出的是由重力引起的管道脫空問題[1]。此類問題根據管道布置方式的不同，主要可以分為兩大類：一是管道的下部脫空（如圖1所示），這類管道脫空現象主要存在于水平布置的蒸汽管道之中;二是管道保溫下沉、直管段無保溫，該問題主要多發于垂直管道當中。
2.2 保溫材料受潮或吸潮
在一些地區的蒸汽管道改造和鋪設項目中，由于事先沒有明確項目工期，許多保溫材料在沒有開工之前就提前進入施工現場，再加上相關人員對材料的管控和維護工作不到位，因此，造成了部分保溫材料出現嚴重的受潮或吸潮現象，極大程度上影響了保溫材料的保溫性能，尤其是對于一些南方氣候濕熱地區而言，這種情況更為嚴重。保溫材料內部出現水分殘留，不僅會使氣體空間受到侵占，影響保溫材料的隔熱性能，同時還會導致保溫材料出現濕遷移和相變傳熱現象，使蒸汽管道的導熱性系數大打折扣。有實驗表明，保溫材料含水時，其導熱系數會隨之成倍地增加，保溫材料導熱系數的上升直接導致了蒸汽管道的熱量流失，大大降低了蒸汽管道的保溫性能。除此之外，還有部分蒸汽管道的保溫材料在遇到水份時，一旦受潮或是吸潮還會出現粉化現象，表現為受熱后逐漸變為粉末狀，這種現象也在一定程度上影響著保溫材料的保溫性能。
2.3 保溫材料隨熱位移受擠，造成部分管道無保溫
在整個蒸氣管道網中，補償器段和管道熱位移較大部位都是易出現保溫問題的管段，熱位移較大的情況下會導致管道位移反方向部位管道保溫材料受到擠壓，從而導致該部位保溫缺失，管道熱損失增加（如圖2所示）[2]。除此之外，還有的管道附件部位也存在著保溫工作不到位的問題。
3 蒸汽管道常見保溫問題解析和改進
造成上述問題的根本原因無外乎三個方面，分別是設計環節、材料質量控制環節以及施工環節上的不足，設計是根本、選材是保證、施工是關鍵，以下針對蒸汽管道常見保溫問題的改進提出建議。
3.1 保溫設計是工程項目實現的根本
3.1.1 保溫材料的使用溫度
蒸汽管道保溫材料在使用溫度的設計上是具有一定要求的，使用溫度的設計必須保證保溫材料在使用溫度范圍之內，經過長時間的反復使用之后，仍能符合最初的設計需求和運行技術要求，即為保溫材料的使用溫度。例如，歐文斯·科寧的高溫玻璃棉保溫材料，該材料的最高耐熱溫度為538℃，而在長期使用的情況下，該材料實際的耐熱溫度則是300℃。張家港某運行溫度為280～300℃的熱網項目就采用了這種保溫材料，使用初年管道頂部可見積雪，證明保溫效果良好，次年則出現了保溫性能下降的現象，管道保溫層高溫玻璃棉粉化現象較為明顯。
3.1.2 保溫材料的最佳容重
蒸汽管道的保溫設計中，如果對保溫材料容重方面的設計和選擇不合理，選用了較輕容重保溫材料，那么在重力和使用時間的雙重作用下，水平管道保溫層極易出現上薄下厚的現象，嚴重時甚至會導致管道下部脫空，使蒸汽管道保溫性能急劇下降。因此，設計人員應當盡量選擇最佳容重的保溫材料，具體可以依照以下幾點進行選擇：首先，保溫材料的導熱系數應當相對較低;其次，保溫材料在抗震性能、機械強度以及彈性恢復系數等方面必須表現良好;再次，利用包裝運輸和安裝的過程，觀察保溫材料的外形穩定性是否符合標準，尤其要注意材料的厚度變化是否穩定;最后，對于一些礦纖材料及其制品而言，最佳容重的選擇和設計更加具有實際意義，設計人員還應當著重對此類保溫材料的最佳容重進行控制，例如，巖棉制品的容重應當以90～150㎏/m3為最佳，超細玻璃棉的容重應當以50～80㎏/m3為最佳，硅酸鋁的最佳容重和導熱系數關系可參考GB/T 16400—2015《絕熱用硅酸鋁棉及其制品》中的相關標準。
3.2 材料質量是工程質量實現的保證
為了有效地解決蒸汽管道中常見的保溫問題，相關單位在施工前就應當加強對保溫材料采購環節的管控，確保所采購的保溫材料無論是在導熱系數、最佳容重方面，還是在保溫材料的厚度等方面均符合管道保溫設計的技術要求和使用需求。許多業主單位盲目地相信保溫材料生產廠家所提供的檢測報告，沒有對保溫材料進行實地考察和后續的抽查，認為只要檢測報告中反映出的數據符合設計要求就可以進行采購，因此，對材料質量的審核放松警惕，從而為后續的使用埋下了嚴重的問題隱患。為此，相關單位必須從源頭上加強對保溫材料的質量控制，加大對保溫材料生產和運輸全過程的監督和管理力度，堅決杜絕不符合標準的材料進場。
3.3 施工是工程保溫效果實現的關鍵
3.3.1 保溫材料的保管
保溫材料的合理保管也是有效解決蒸汽管道常見保溫問題的重要措施之一，相關單位應當正確認識到保溫材料保管工作的重要性，意識到保溫材料的保養情況直接關系著后期的蒸汽管道保溫效果。因此，要求相關單位要從保溫材料進場開始，認真做好保溫材料的防水保管工作，并一直持續到施工階段。同時，對于保溫材料的堆放而言，要求相關人員應當優先考慮庫房堆放的方式，將材料盡量置于室內，如果不具備庫房堆放條件，相關人員也可采用底部墊高和頂部覆蓋的方式進行保溫材料防水，避免雷雨臺風天氣材料受到雨淋或者雨水浸泡，出現受潮或吸潮現象。
3.3.2 保溫材料的施工
除了上述方式之外，蒸汽管道常見保溫問題的改進還可以從保溫材料的施工方面入手。相關單位應當嚴格規范施工人員的施工行為，雨水天氣禁止開展一切保溫材料施工活動，堅決杜絕施工中出現使用受潮保溫材料的行為。同時，還要嚴格控制保溫層和外護層的施工順序，要以由上至下的順序進行施工[5]。此外，每一段保溫管施工完成之后，施工人員還要在規定時間內完成外護層或防水層的包扎工作，最晚不得超過第二天。
4 結語
綜上所述，蒸汽管道的保溫工作意義重大，直接關系著熱網工程的熱損控制效果。因此，保溫工作也可以看作是整個熱網工程建設成敗的決定因素之一，并且也是熱網工程質量控制中的一大難題，不論是對于架空管道而言，還是對于埋地管道而言，都需要引起相關人員的高度重視，確保每一個保溫施工環節的合理性，這樣才能夠有效地避免一些常見的蒸汽管道保溫問題的出現。
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