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探究蒸汽管道设计中应注意的问题
作者：潘元吉
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第12期
摘要：蒸汽作为一种特殊介质在我们的日常生活中得到广泛地应用。工业生产中，蒸汽能够实现特定压下的间接或直接加热；电力行业中蒸汽可用于发电；城镇的集中供热多数是用蒸汽来实现的。蒸汽的输送是通过管道完成的，蒸汽管道作为压力管道的一种，具有高压、高温、高流速等特点，国家对于压力管道的设计有明确的法律、规范条文，以确保蒸汽管道安全、稳定、高效地运行。本文主要对蒸汽管道设计中应注意的要点进行详细阐述，提出相关问题及解决方法。
关键词：蒸汽管道；问题；解决方法
随着我国经济的发展以及城市建设规模的不断扩大，传统地沟敷设的管道设计已经不适应当前建设的要求。而蒸汽直埋供热管道由于具有占地面积小、管网使用寿命长、施工时间短等独特的优势而越来越成为当前城市供热的发展趋势。因此，笔者认为，在当前城市建设的背景下，对蒸汽直埋供热管道设计的研究这一课题进行相关的探讨具有非常重要的实际意义。 1 蒸汽管道设计的要点
1.1 疏水系统的设置，当饱和蒸汽通过管道进行输送时，无论保温材质与厚度如何优良，管道必然会产生一定的散热损失，使得蒸汽沿着主管的长度方向产生不同程度的冷凝现象。蒸汽中的冷凝水不但可能导致热能减少，而且会严重影响到实际换热效果。如果大量冷凝水积聚于蒸汽管道内，管道的有效横截面积将明显减小，蒸汽的流速也将有所增加，可能导致管道出现冲蚀、水锤等问题，所以，在蒸汽管道的设计过程中，必须注重疏水系统的设置问题，合理控制管道的坡度，以有效去除蒸汽中的冷凝水。
1.2 管径的选择，在布置蒸汽管道前期，应根据实际的蒸汽需求量，选择相应的管道直径。如果管道的直径过大，将导致热损失加大、投资增多，以及冷凝水量增多等问题；如果管道的直径过小，则可能导致蒸汽使用点的压力明显不足，无法提供足够的蒸汽量，加之流速过快，容易在管道内产生冲蚀与水锤。因此，在蒸汽管道的管径选择中，应根据实际需要的压力、流量及流速等，选取合适的管径，以实现蒸汽管道工程项目的技术合理性与经济最优化。 1.3 蒸汽管道的布置，对于公称管径DN
1.4 固定结构形式，在蒸汽管道设计中，常见的固定结构形式主要有以下几种：a.内滑动外固定，所谓的內滑动主要是指保温结构与工作钢管脱开，在工作钢管受热膨胀的情况下，钢管运动并发生位移，而保温结构与外套钢管共同组成一个整体结构，不随之运动；b.内滑动内固定，所谓的内固定主要是指在固定端处将工作钢管与外套钢管进行固定，而不是采用钢筋混
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凝土结构进行固定，其固定端必须采取一定的隔热措施，以减少发生热桥效应的几率；c.外滑动内固定，所谓的外滑动主要是指将工作钢管与保温材料紧密结合，并且捆绑成一体，在工作钢管与保温结构在蒸汽管道膨胀的同时运动，保温结构与外套钢管之间的间隙约为10mm，具有保温、隔热与排潮的特性。目前，在国内的蒸汽管道设计中，直管道通常采取內滑动内固定的结构形式，转弯处则多采用内滑动外固定的结构形式。 2 工程实例
本文选取某小区的蒸汽管道改造工程设计工作为例，简要分析设计工作中应注意的要点。为了配合一处新建商住两用楼的规划要求，必须对现有蒸汽管道进行移位设计。在原有的管廊上现有四根蒸汽管道，均需埋地敷设至用汽点，四根蒸汽管道的管径分别为DN300、DN250、DN150、DN125，同时还配有一根地热水管道。四根蒸汽管道通过的介质均为热蒸汽，相关技术参数为：操作参数：0.8MPa，300℃；设计参数：1.0MPa，320℃，蒸汽管道的总长度约为320m。结合本工程的相关要求，在蒸汽管道设计中需要注意的要点主要包括以下几方面： 1.1 保温结构的选择，在本工程的蒸汽管道设计中，设计人员查阅了大量的工程实例，结合本工程项目所在地的实际情况，决定采用内滑动式的复合保温结构形式。本工程的具体保温结构为：工作管、硅酸钙瓦、聚氨酯泡沫塑料与外护层相结合，其优点为有效保证了蒸汽管道的允许工作温度，减少了外界气温变化对于蒸汽管道的不利影响。
2.2 补偿距离的确定，在本次设计中，设计人员初步确定补偿器的长度为1.4m，实际可补偿距离约为34m，固定墩的长度为2.5m，按照常规管长为12m、9m进行计算，两个固定点之间的距离约为27.4m、30.4m，补口的数量为4个。在本工程的实际设计工作中，根据总距离及每个补偿器实际可补偿的距离，将固定点的间距设定为32.0m，每个固定点之间相应增加2个补口，以增强蒸汽管道的劳动强度与泄漏点。
3.3 固定支座的设计，根据本地区的蒸汽管道工程实例，设计人员决定本工程采用内外固定支座的形式，其中内固定是指内管固定，即采取一定的结构形式固定于外保护管上，有效利用外保护管的强度与刚度，以及外保护管、土壤之间的摩擦力，使得内管达到理想的固定效果；外固定是指将工作钢管与外保护管同时进行固定，在每一段管道与补偿器的两端分别两个钢筋混凝土结构形式的支墩，以保证管道的固定效果。为了保证蒸汽管道的实际固定效果，本工程中采取塑套钢与玻璃钢套钢的保温结构，所以，在设计中不但要注重固定效果，而且要注意预防冷桥与热流外泄等问题。
排潮管的设计，排潮管是指排除外护管与工作管之间水汽的导管，其在蒸
汽管道工程设计中的比例较小，但是其实际作用却是不容忽视的。在本工程的排潮管设计中，需要注意的问题包括：a.每年管道运行初期及时排出保温层中的潮气，以保证保温层的性能达到相关设计要求与技术标准；b.根据排潮管的运行状况，判断蒸汽管道的运行故障。在本工程的设计中，由于本地区的雨季较长，所以，排潮管尽量布置于地面以上，并且按照要求标
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明编号，以保证在蒸汽管道发生问题时，可以做到快速、准确进行问题管段的诊断与维修，确保蒸汽管道的运行安全性。 3 结束语
管道设计要严格执行国家、行业的标准规范，设计文件完正，明确管道的设计压力、设计温度，确定管道的类别，选择正确的管道材质，合理布置管道，做好应力分析，明确管道水压、泄露试验压力，明确管道焊接检验、验收标准。只有做好以上几点蒸汽管道才能安全、高效、稳定地运行。
