国内城镇集中供热总保温管现状
1.1供热保温管道概述
1.1.1供热保温管道的定义
集中供热保温管,由输送介质的管道,其中包括钢管,球墨铸铁钢管,高密度聚乙烯管,增强玻璃钢管道等
刚性疏水管道;保温材料主要是硬质聚氨酯泡沫,还有高温供水复合的纳米气凝胶毡;防腐材料,包括直埋敷设保温管外护管,选用高密度共聚聚乙烯专用料,管廊架空和室外架空的镀锌板螺旋风管。
1.1.2供热保温管道的原理
供热保温管保温,是聚氨酯的微孔结构,壁薄,有强度,能抗压,壁薄,传热截面积小,阻断热传导;微孔,闭孔率高,泡孔结构内气体导热系数低,阻断对流传热,硬质聚氨酯泡沫保温厚度大于30mm,没有贯穿的通孔,没有辐射通道,阻断辐射热;解决大温差供热,供水温度大于硬质聚氨酯泡沫的使用温度,在工作钢管表面加一层10mm的气凝胶毡,纳米气凝胶毡也是微孔结构,二氧化硅气凝胶孔径接近空气分子直径,空气对流失去对流空间,二氧化硅气凝胶颗粒晶相整齐,晶相表面形成反射层,也组织热传导,对流传热和辐射传热;目前预制直埋保温管主要保温材料,还是硬质聚氨酯泡沫,依靠聚氨酯泡沫的微孔结构保温。
1.1.3供热保温管道的分类
供热保温管道分类,一类是直埋敷设,一类是管廊或室外架空敷设;直埋敷设预制直埋保温管,有管中管两步法预制直埋保温管,有喷涂缠绕保温管,有喷涂缠绕玻璃钢保温管,有一步法保温管,一步法保温管因为各项指标不符合城镇集中供热保温管道质量要求,被逐步淘汰,黄夹克(玻璃钢)保温管,外护管防水不达标被取代。架空敷设保温管,基本被镀锌螺旋风管预制保温管取代了传统的黄夹克保温管,软质保温棉保温管,镀锌螺旋风管保温管,抗磕碰,阻燃,有一定机械强度,美观,目前是管廊架空保温管是室外架空保温管的主要用管。
1.2供热保温管道技术研究现状
1.2.1预制直埋式保温管技术
预制直埋保温管生产技术,引进于欧洲80年代的成熟技术,工作钢管,硬质聚氨酯泡沫保温材料,高密度聚乙烯外护管,1986年天津管道集团从欧洲引进了生产线和技术,开始生产预制直埋保温管,引进之前,天津已经从芬兰ECOPIPE进口了预制直埋保温管,用于天津城市集中供热,并且是穿越海河的沉管水下敷设,基于产品的优势,天津管道集团开始引进国际上最先进的设备和技术,生产预制直埋保温管,为国内集中供热提供保温管产品,1987年,哈尔滨东光机械厂军转民,引进预制直埋保温管生产线和技术;陆续进口芬兰预制直埋保温管的城市有牡丹江,鸡西,太原,石河子,运行30多年证明,产品预期寿命超过了30年,鉴于国内集中供热市场发展迅猛,预制直埋保温管需求量增加,北京豪特耐,沈阳久悦,大连凯威赫分别引进预制直埋保温管生产线和技术。1986年国内开始的城市集中供热用直埋敷设技术开始,全部用的预制直埋保温管。
1.2.2喷涂缠绕保温管技术
喷涂缠绕保温管生产技术比预制直埋保温管生产技术在欧洲晚几年,到在80年代已经是成熟的生产技术,优势是,一台挤出机,能够挤出几个规格的保温管外护管的需求,预制直埋保温管,一台挤出机,要挤出不同规格的高密度聚乙烯外护管时,更换模具,调试参数,并且规格范围受到局限,一个生产企业,需要一系列不同规格挤出机;喷涂缠绕保温管挤出机就相对简单,挤出的塑料条(带),可以给不同规格的保温管包覆聚乙烯外护管;在国内引进第二条生产线时,哈尔滨东光机械厂反复论证,结论是喷涂缠绕保温管生产工艺,外护管螺旋缠绕搭缝粘接有风险,没有选择喷涂缠绕保温管生产工艺;国内大温差长输,预制直埋保温管直径达到1200,1400,1600等,大口径外护管挤出机投入大,占地也大,很多企业投资上有困难;因为热网长输管线长,口径大,用户在考虑热网投资成本,提出来保温层厚度和外护管厚度可以调整,喷涂缠绕保温管特点之一就是可以调整聚氨酯泡沫保温层厚度和聚乙烯外护管厚度,再就是一条生产线能满足很多规格保温管生产,占地小,基于这些特点,国内井喷式推广喷涂缠绕保温管生产工艺。
1.3供热保温管道技术发展水平情况
直埋敷设保温管的主流,预制直埋保温管和喷涂缠绕保温管,两种工艺各有利弊,预制直埋保温管,高密度聚乙烯外护管提前加工,挤出工艺附加的聚乙烯外护管的残余应力得到释放,外护管开裂降低到最低,缺点是聚氨酯泡沫密度不均匀,喷涂缠绕保温管,连续生产,聚氨酯发泡熟化时间短,应力没有释放,聚乙烯缠绕,冷却段短,残余应力大,聚氨酯残余应力和聚乙烯残余应力叠加,外护管开裂风险大,优点是聚氨酯泡沫密度均匀。这两种生产工艺,预制直埋保温管,可以通过调整聚氨酯发泡原料的流动性和反应时间,改善聚氨酯泡沫密度不均匀的问题,喷涂缠绕保温管的聚氨酯熟化,可以把喷涂聚氨酯泡沫后,熟化时间加长释放应力,外护管材料改变聚乙烯的拉伸强度和断裂伸长率来克服残余应力开裂。
1.3.1我国供热保温管道技术水平所处阶段
预制直埋保温管的引进消化吸收,时间长,积累的经验多,喷涂缠绕保温管生产工艺,在模仿的基础上,时间短,研发能力不够;整个保温管生产企业,技术人员占整个从业人员的比例不足0.1%,再就是保温管规格无限放大,没有任何实验数据。
1.3.2与国外供热保温管道的技术差距
直埋敷设保温管,国内不论从数量上还是大规格上,远远超出国外,国外的热网,基本没有长输管线,直径都在DN1000以内,国外的技术和设备,也是围绕这DN1000以下的开发,国内复制国外技术,大口径外护管没有先例,没有可比性。
1.4现有技术存在的问题
大口径预制直埋保温管开裂现象比较罕见,大口径喷涂缠绕保温管开裂现象要比预制直埋保温管多,问题出在大口径喷涂缠绕保温管外护管壁厚加厚时,聚氨酯泡沫保温层厚度加厚的残余应力,外护管壁厚加厚的残余应力叠加造成的开裂,如何消除这些残余应力或减小残余应力,避免外护管开裂,需要严格的材料筛选和工艺设计,需要做强化老化试验。