浅论直埋供热管道
摘 要 直埋供热管道在国内已得到广泛地应用，对我国集中供热事业的发展将产生深远的影响。在热网系统的设计及运行中，应根据其特殊性处理好一些关键问题，以保证达到达30~50年的使用寿命。
关键词 直埋供热管道 敷设方式 优越性 注意问题
热力管道是城市集中供热系统的主要组成部分，它直接影响到向用户输送热能的安全性、可靠性和经济性。
一、热力管道的敷设方式
热力管道的敷设方式是热力管网系统设计方案的重要组成部分。热力管道的敷设方式有三种。
1．架空敷设。架空敷设又分为高支架敷设、中支架敷设和低支架敷设这三类。此种敷设方式适用于工厂和工业区。
2．地沟敷设。地沟敷设又分为通行地沟敷设、半通行地沟敷设和不通行地沟敷设这三类。此种敷设方法广泛应用于城市管网和庭院管网。
3．直埋敷设。我国于80年代中期引进了国外供热管道直埋敷设新技术，由于其具有特殊的优越性，故发展速度极快。目前在国内热水管网中，直埋敷设方法已得到广泛应用。
二、供热管道直埋敷设的优越性
新型直埋敷设方法是基于在钢管外表面采用了全新的保温材料和外保护层。
首先，保温层采用聚氨酯乙酯泡沫材料，它是由多元醇和异氢酸盐两种液体按一定的比例混合发泡固化形成的，具有密度小，导热系数低抗压强度高、抗拉强度大、黏结强度大等优点。
其次，外保护层采用玻璃钢或高密度聚乙烯管，具有良好的机械性能、较好的耐磨抗损抗冲击性能、良好的化学稳定性和耐腐蚀性等优点，而且可以焊接，便于施工。
再次，这种新型预制保温管具有三大特点：一是使用寿命长。保温管在工厂预制，钢管、保温管、保护层三者紧密结合，形成一个整体，在运行中同时热胀和冷缩，不会发生相对位
移，因此保温层和保护层不致遭到破坏，这保证了钢管有着极其优良的防腐绝缘层，防腐能力强。二是运行热损失小。直埋敷设供热管道使用聚氨酯甲酸乙酯泡沫保温层，其导热系数低，而地沟敷设常用的保温材料——岩棉，其导热系数为0.04/m．k；干燥土壤本身也是保温层，因此直埋敷设供热管道的热损失小，热能利用率高，节约能源。三是占地面积小。现代化城市的地下设施繁多，各种管网（给水、污水、雨水、电力电缆、通讯电缆、热力管网、燃气管网等）错综复杂，如果规划不好，将会给施工、维修和施工管理带来很多困难。因此，各种管网应尽量少占地下空间和施工安装用地。另外，供热管道直埋敷设除占地面积小的优点以外，施工安装也比较灵活，遇到地下构筑物或地下管网时，容易避开，而且施工工序少，进度快，周期短，不至于过长时间影响城市市容和交通。
三、供热管道直埋敷在设计与施工中应特别注意的问题
1．温度及保温问题。聚氨酯甲酸乙酯泡沫材料对温度是非常敏感的，根据丹麦技术研究院实验结果，当温度低于115℃时，其使用寿命可达75年；但温度高达140℃时，经过15个月，密度为75 Kg/m3的聚氨酯甲酸乙酯泡沫材料的抗压强度降为0；当温度是125℃时，使用两年后抗压强度没有多大变化。
如上所述，新型直埋保温管的最大优越性之一就是寿命长，为了使其达到更长的使用寿命，以期达到更高的经济效益，严格控制温度是非常重要的。笔者建议最高使用温度不要超过120℃，这是因为供水温度降低时，如果回水温度不变，若温度低了，那么管径就要加大，投资增加，所以回水温度应相应降低，这样处理不会影响到供热质量和用户使用要求。其理由有两个：一是保温材料绝热性能好，沿途温降小，30公里长的供水管道温降还不到1℃，因此到用户入口处的供水温度与热源出口温度相同；二是各种新型热交换设备传热效果都很好，热交换率很高，一次供水网温度的适当降低不会使二次网供水温度降低太多。
2．腐蚀问题。(1)电化学腐蚀。钢管本身各部分金相组织有差异，使一部分金属容易电离，带正电的铁离子，由管道转移到土壤，这部分管道电子越来越过剩，电位越来越负；而另一部分金属不容易电离，电位相对较正，因此在管道内产生电子流动，失去电子的管道成为阳极区，得到电子的管道成为阴极区。土壤本身是电解质，带正电荷的铁离子不断地从阳
极流入土壤，再经土壤回到阴极，阳极区受到腐蚀，导致钢管表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极区则保持完好。
(2)杂散电流对钢管的腐蚀。由于各种直流电气设备的漏电与接地在土壤中形成杂散电流，当电流流经钢管，再从钢管流入土壤处的管壁遭到腐蚀。总之，随着城市建设和发展，直流电气设备（直流发电机、直流电焊机、整流器等）也会越来越多，特别是我国各大、中城市即将实现天然气化，埋地天然气管道采用了各种形式的阴极保护，这些阴极保护装置形成的杂散电流将直接影响到未甲阴极保护的直埋供热管道。
(3)细菌作用引用起的腐蚀。
(4)化学腐蚀。新型的直埋供热管道其外保护层耐腐蚀和绝缘性能都是比较好的，但在加工工程中难免出现缺陷，特别是接头的保温层和保护层的施工都是现场进行的，现场的施工条件和环境受各种因素的影响和制约，质量更难以完全保证，而电化学腐蚀和杂散电流的腐蚀作用往往在这些部位发生。
四、结束语
综上所述，直埋管道性能优越，但在直埋供热管道设计时，应增设敷设防腐措施——电保护，可采取外加电源的阴极保护装置或牺牲阳极的阴极保护装置，也可与天然气管道一起设阴极保护站，这就保证了供热管道始终成为阴极，不致遭到各种形式的电腐蚀。在此值得一提的是，设阴极保护装置是要增加投资的，但花费不到总投资费用的1%，换之而来的是使用寿命成倍的延长，其经济效益不言而喻。
浅论直埋供热管道
摘 要 直埋供热管道在国内已得到广泛地应用，对我国集中供热事业的发展将产生深远的影响。在热网系统的设计及运行中，应根据其特殊性处理好一些关键问题，以保证达到达30~50年的使用寿命。
关键词 直埋供热管道 敷设方式 优越性 注意问题
热力管道是城市集中供热系统的主要组成部分，它直接影响到向用户输送热能的安全性、可靠性和经济性。
一、热力管道的敷设方式
热力管道的敷设方式是热力管网系统设计方案的重要组成部分。热力管道的敷设方式有三种。
1．架空敷设。架空敷设又分为高支架敷设、中支架敷设和低支架敷设这三类。此种敷设方式适用于工厂和工业区。
2．地沟敷设。地沟敷设又分为通行地沟敷设、半通行地沟敷设和不通行地沟敷设这三类。此种敷设方法广泛应用于城市管网和庭院管网。
3．直埋敷设。我国于80年代中期引进了国外供热管道直埋敷设新技术，由于其具有特殊的优越性，故发展速度极快。目前在国内热水管网中，直埋敷设方法已得到广泛应用。
二、供热管道直埋敷设的优越性
新型直埋敷设方法是基于在钢管外表面采用了全新的保温材料和外保护层。
首先，保温层采用聚氨酯乙酯泡沫材料，它是由多元醇和异氢酸盐两种液体按一定的比例混合发泡固化形成的，具有密度小，导热系数低抗压强度高、抗拉强度大、黏结强度大等优点。
其次，外保护层采用玻璃钢或高密度聚乙烯管，具有良好的机械性能、较好的耐磨抗损抗冲击性能、良好的化学稳定性和耐腐蚀性等优点，而且可以焊接，便于施工。
再次，这种新型预制保温管具有三大特点：一是使用寿命长。保温管在工厂预制，钢管、保温管、保护层三者紧密结合，形成一个整体，在运行中同时热胀和冷缩，不会发生相对位
移，因此保温层和保护层不致遭到破坏，这保证了钢管有着极其优良的防腐绝缘层，防腐能力强。二是运行热损失小。直埋敷设供热管道使用聚氨酯甲酸乙酯泡沫保温层，其导热系数低，而地沟敷设常用的保温材料——岩棉，其导热系数为0.04/m．k；干燥土壤本身也是保温层，因此直埋敷设供热管道的热损失小，热能利用率高，节约能源。三是占地面积小。现代化城市的地下设施繁多，各种管网（给水、污水、雨水、电力电缆、通讯电缆、热力管网、燃气管网等）错综复杂，如果规划不好，将会给施工、维修和施工管理带来很多困难。因此，各种管网应尽量少占地下空间和施工安装用地。另外，供热管道直埋敷设除占地面积小的优点以外，施工安装也比较灵活，遇到地下构筑物或地下管网时，容易避开，而且施工工序少，进度快，周期短，不至于过长时间影响城市市容和交通。
三、供热管道直埋敷在设计与施工中应特别注意的问题
1．温度及保温问题。聚氨酯甲酸乙酯泡沫材料对温度是非常敏感的，根据丹麦技术研究院实验结果，当温度低于115℃时，其使用寿命可达75年；但温度高达140℃时，经过15个月，密度为75 Kg/m3的聚氨酯甲酸乙酯泡沫材料的抗压强度降为0；当温度是125℃时，使用两年后抗压强度没有多大变化。
如上所述，新型直埋保温管的最大优越性之一就是寿命长，为了使其达到更长的使用寿命，以期达到更高的经济效益，严格控制温度是非常重要的。笔者建议最高使用温度不要超过120℃，这是因为供水温度降低时，如果回水温度不变，若温度低了，那么管径就要加大，投资增加，所以回水温度应相应降低，这样处理不会影响到供热质量和用户使用要求。其理由有两个：一是保温材料绝热性能好，沿途温降小，30公里长的供水管道温降还不到1℃，因此到用户入口处的供水温度与热源出口温度相同；二是各种新型热交换设备传热效果都很好，热交换率很高，一次供水网温度的适当降低不会使二次网供水温度降低太多。
2．腐蚀问题。(1)电化学腐蚀。钢管本身各部分金相组织有差异，使一部分金属容易电离，带正电的铁离子，由管道转移到土壤，这部分管道电子越来越过剩，电位越来越负；而另一部分金属不容易电离，电位相对较正，因此在管道内产生电子流动，失去电子的管道成为阳极区，得到电子的管道成为阴极区。土壤本身是电解质，带正电荷的铁离子不断地从阳
极流入土壤，再经土壤回到阴极，阳极区受到腐蚀，导致钢管表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极区则保持完好。
(2)杂散电流对钢管的腐蚀。由于各种直流电气设备的漏电与接地在土壤中形成杂散电流，当电流流经钢管，再从钢管流入土壤处的管壁遭到腐蚀。总之，随着城市建设和发展，直流电气设备（直流发电机、直流电焊机、整流器等）也会越来越多，特别是我国各大、中城市即将实现天然气化，埋地天然气管道采用了各种形式的阴极保护，这些阴极保护装置形成的杂散电流将直接影响到未甲阴极保护的直埋供热管道。
(3)细菌作用引用起的腐蚀。
(4)化学腐蚀。新型的直埋供热管道其外保护层耐腐蚀和绝缘性能都是比较好的，但在加工工程中难免出现缺陷，特别是接头的保温层和保护层的施工都是现场进行的，现场的施工条件和环境受各种因素的影响和制约，质量更难以完全保证，而电化学腐蚀和杂散电流的腐蚀作用往往在这些部位发生。
四、结束语
综上所述，直埋管道性能优越，但在直埋供热管道设计时，应增设敷设防腐措施——电保护，可采取外加电源的阴极保护装置或牺牲阳极的阴极保护装置，也可与天然气管道一起设阴极保护站，这就保证了供热管道始终成为阴极，不致遭到各种形式的电腐蚀。在此值得一提的是，设阴极保护装置是要增加投资的，但花费不到总投资费用的1%，换之而来的是使用寿命成倍的延长，其经济效益不言而喻。