李世然
中电建湖北电力建设有限公司 湖北武汉 430000
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，冬季供热是关系到普通百姓生活的一项非常重要的基础设施。近年来随着国家对环境保护力度的加大，很多没有排放达标的小锅炉相继关停，为了满足人们的生活需求，大型电厂开始进行改造并采用长距离管网输送技术向周边居民进行供热。供热管道多应用直埋敷设方式，这种敷设方式与其他方式相比，具有明显的应用优势。基于此，文章分析了发电厂直埋供热管道的设计与施工，对于推动发电厂的长远发展等具有重要的意义。
关键词：直埋供热管道；施工；工艺
引言
近年来，供热管网建设逐步成为重要的基础设施，是城市化进程加快的重要标志，也符合当前城市可持续发展的理念。供热管道敷设的方式具有多样性，尤其是对火电厂的长距离输送管道而言，直埋供热管道敷设是一种应用非常普遍的管道敷设技术，并且其可以获得良好的使用效果，具有占地少、施工周期短、热损小的特征。与其他管道敷设技术相比，该种施工技术的效益更高，可以保持火电厂良好的运行状态。
1直埋供热管道的设计方法
1.1直埋供热管道的荷载及应力特征
在直埋管道实际的施工过程中，常常将所有使管道产生内力或者应力的因素称为荷载，荷载超过规范标准允许范围就会导致管道的损坏。对供热管道而言，温度与压力是引发荷载的重要因素，轴向位移会产生一定的轴向摩擦力，侧向位移会对土壤产生一定的压缩力。在供热管道施工中，基于管道局部结构的差异性，在一些局部结构不连续区域内，往往会伴随着应力的过度集中现象，此时的应力为峰值应力，在一定的条件下，这种应力分布状态会引发管道的变形等现象。一旦在管道施工中存在循环变化的峰值应力，管道内部极易引发结构性破坏，对管道的正常供热等产生了极为不利的影响。另外，管道施工中，如果土壤对管道产生的支撑力较为均匀，在一定程度上也可以对管道起到必要的防护作用，使得管道施工中没有产生自重弯曲应力，避免了管道的损坏。从供热管道的类型来看，其所使用的管道的公称壁厚远远高于该压力下管道的计算壁厚，而此时，管道内压产生的实际应力远远低于管材本身的屈服应力。与此现象相对应，如果管道中的热胀变形的压力无法及时释放，就会使得管道内存在较大的热应力，一旦超过管材本身可以承受的极限，就会引发管道的破裂与变形。因此，在直埋供热管道的设计与施工中，温度是需要考虑的主要因素。
1.2杜绝直管破坏的设计对策
（1）避免循环塑形破坏的设计对策。管道温度的变化会引发管道的应力变化。具体而言，当管道温度处于循环的最高温与最低温变化状态下时，其所产生的应力波动也较大，在这种情况下，极易引发循环塑性现象的发生。因此，管道温度的变化是引发循环塑性现象的主要原因，无论是何种类型的管道都是如此。以热水或者蒸汽直埋管道为例，在热水管道安装过程中，如果处于锚固状态下的直管段满足不发生循环破坏作用的安全性条件时，锚固状态的管道允许安装与使用，此时的安装方式最好采用无补偿安装方式，反之就需要设置相应的补偿装置，来实现管段应力变化的调整，降低管道安装过程中循环塑性破坏发生的可能性；而蒸汽直埋管道只要注意在外套管中留有足够的空间，可使工作内管在膨胀时不受或少受限制，应力才可充分释放。（2）杜绝整体失稳破坏的对策。直埋供热管道的设计中，不仅要考虑循环塑性对管道的损害，还需要考虑管道的稳定性。如果管道的稳定性不足，也会引发管道的破坏，造成供热系统的局部失稳而发生事故。通常情况下，维持供水温度在130℃左右，而管径大小控制在DN500以下，实施无补偿冷安装方式管道基本不会发生循环塑性变形或者破坏。
2直埋供热管道的施工手段
2.1前期准备与沟槽开挖
在设计管理阶段，施工企业需要做好数据采集工作，对施工图中相关内容进行分析，结合区域地形，合理设置管道敷设方式、所用管道尺寸、管壁厚度、补偿器位置等内容，确保土建施工的有序进行。在沟槽开挖过程中，借助相应的算法对槽底最小宽度展开合理计算，从而确定最优的开槽宽度。开挖过程一般遵循先机械后人工的顺序，在机械开挖到距离标高位置20cm左右位置时，改为人工作业模式以确保周围土层的稳定。
2.2安装阀门及补偿器
结合以往的施工经验，阀门的所在位置一般都是距离地面1.1-1.2m的位置，且阀门需要与地面保持相对垂直。若安装过程中出现了大于150°的弯道，则需要在区域内增加自然补偿装置，提高管道安装的稳定性。如果采取该措施之后结构内部仍然存在着补偿问题，此时需要综合计算补偿强度，设置补偿器以降低温度对管道的影响。
2.3直埋供热管道的安装对策
发电厂长距离输送直埋供热管道敷设中，由于管道中的应力是热胀变形无法释放所产生的，因此，在管道安装与施工过程中，必须通过应用不同的安装方式来改变这种现象。不同的安装方式下，热胀变形大小与变形的释放程度可以得到调整与改变，改变管道原有的应力分布状态。对发电厂直埋供热管道施工而言，由于热胀变形大小与零应力状态所对应的温度之间存在着紧密的联系，通过对使用温度与安装温度加以对比分析，此时发电厂管道安装包含了冷安装与预应力安装两种。如果零应力状态下的温度与安装的环境温度相等，采用冷安装方式；而如果零应力状态下的温度与预热温度相同，则采用预应力安装方式；根据热胀变形的释放情况，一般可以分为无补偿与有补偿安装。（1）无补偿冷安装。发电厂热水管道直埋无补偿安装适合管道无截面、无方向变化的长直段直埋管段。在进行管道的回填施工时，不需要进行预应力安装与补偿安装，主要是由于温度在变化的过程中，管段处于相对稳定的锚固状态。因此，从无补偿冷安装技术的应用效果来看，这一安装方式与其他安装方式最为明显的区别就是其安装操作相对简单，且安装的成本较低。但是，此种安装方式下，管道承受的应力较大，如果安装过程中管道的强度符合工程要求，这种安装方式所取得的安装效果明显。（2）有补偿安装方式。在发电厂直埋供热管道的施工过程中，对于不满足上述要求的热水直埋及蒸汽直埋管道则更多地使用补偿器补偿技术。在这种安装方式下，补偿装置周围处于滑动状态下的管段属于有补偿安装，补偿器的存在会使得供热管道安装的总体成本上升，但相对来说大幅提高了电厂长距离供热直埋管道的使用安全性。
2.4管道试压
《规程》规定，设计未指定时，强度试验压力应为1.5倍设计压力，严密性试验压力应为设计压力的1.25倍，且均不得低于0.6MPa。在进行试压的过程中，还需要保持供水的充足性，使水压可以保持在正常状态，在连续供水12h以后，对管道水压进行检测，如果其波动范围比较稳定，表明结构内部压力满足既定的应用需求。管道严密性试验应详细检查管道焊缝，管路附件及设备等无渗漏。对于一次管网，1h内压降不大于0.05MPa为合格；二次管网稳压在30min内压降不大于0.05MPa为合格。
结语
火电厂为经济社会的发展提供了所需的电力资源，供热系统施工是火电厂施工的重要内容。在供热管道的安装与布设上，必须遵循国家相关的安装与布设要求，保证供热管道在满足安全性的前提下，对安装方式加以科学选择，保证安装的整体效果，使得火电厂供热管道可以发挥其应有的作用。
参考文献：
[1]张永庆.室外直埋供热管道改造的实践与思考[J].工程技术研究,2019,4(13):232-233.