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摘要：本文主要阐述的内容是关于亦庄开发区热力管网保温及防腐工艺过程及施工时的注意事项，以及热力管线保温及防腐在热力管网运行管理中的安全性。通过直埋热力管网与蒸汽管线保温结构及防腐工程过程进行分析，并在施工工艺安装过程、材料性能、参数计算、运行维护管理等方面对两种敷设方式进行比较，认为直埋蒸汽管线热损失小于地沟热力管线；直埋热力管线施工工艺要求较高；直埋蒸汽管线和凝结水管线在管网运行中还是存在一定安全隐患。
关键词：蒸汽保温管 凝结水保温管地沟敷设直埋敷设
热力管道 保温材料
中图分类号：TU990.3文献标识码： A 文章编号：
一、前言：
该开发区锅炉出口压力为0.8±0.05MPa，运行设计为1MPa,蒸汽管网运输的介质温度较高，由于热力管网敷设方式不同，其保温和防腐的材料和施工工艺也有所不同，相应保温效果也有所差别。供热管线的敷设分为地上敷设和地下敷设两大类型。由于地下敷设不影响市容和交通，因而地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。地下敷设主要分为：地沟敷设和无沟（直埋）敷设，其中地沟敷设又分为：通行地沟、半通行地沟、不通行地沟。由于以上几种敷设方式该开发区已基本含盖。所以本文将该开发区热力管线划分为两类介绍：地沟敷设和直埋敷设。针对上述两种敷设方式，从保温和防腐两种角度进行来说，都有其各自的优点和缺点，地沟敷设整体工程施工周期长，但保温和防腐施工相对简单、快捷、维修保养方便；相对于地沟施工来说，直埋管线需要在厂家预制，现场施工周期快，缺点工艺复杂、接口保温和防腐难处理。所以我认为，在目前直埋管道技术尚未完善的前提下，从运行维护管理角度讲，地沟敷设优于直埋敷设。
二、该开发区地沟和直埋热力管线保温及防腐工艺过程发展情况
该开发区初期规划面积为15平方公里，经过14年建设，市政基础设施已基本完善，集中供热管网地沟形式的为30.9公里，直埋为1.5公里，属于支状布置，目前由三个热源厂进行并网供热，以采暖负荷为最多。由于部分企业需要工艺和生活热水用热，所以我热力管网有90%属于常年带汽运行。公司于05年做过一次网损计算，夏季热损失为46%，冬季为24%，通过认真分析，刨去每年吹扫、检修排去蒸汽，主要损耗还是在管网输送介质的过程中。在92年建区时，热力管网以不通行地沟为主，沟体为砖砌，保温材料大部分为岩棉，外缠沥青玻璃布，由于我热源厂出口压力为0.8±0.05MPa，管网设计运行压力为1MPa，所以经过几年运行后，由于管沟防水性能差，加之管材和阀部件质量问题，停、送汽不规范，“跑、冒、滴、漏”时有发生，导致许多热力管线保温层吸水变形，部分管线保温脱落，失去保温效果。2000年开始，我们逐段对失去保温效果的管线进行开槽改造，重新进行保温防腐处理，将原来的岩棉制品换成憎水珍珠岩瓦，由于管沟施工面有限，将外防腐层改为预制环氧树脂玻璃钢。
由于西部居民区负荷增加，而原地沟界面无法放置扩径管线，公司于04年3月——05年3月对其进行改造，蒸汽管线采用“钢套钢”直埋，长1500米，最大直径为DN500,保温材料采用玻璃棉，防腐层采用三层PE，同时管内抽真空，也达到一定的保温效果；凝结水采用温材料采用聚氨酯泡沫，外护管采用高密度聚乙稀材料。下面本人针对以上保温及防腐材料的施工工艺过程、材料性能、参数计算、运行维护管理等方面对两种敷设方式进行比较，将我们的管理经验介绍给大家，与各位同仁共同探讨。
三、地沟热力管线敷设保温及防腐的施工工艺和材料性能
1.施工工艺安装
管道保温前先清除管道污垢和铁锈以及焊瘤棱角、毛刺等物，刷无机富锌漆两遍，再刷耐热环氧煤沥青面漆两遍防腐。保温采用憎水珍珠岩制品，并用石灰棉勾缝，阀门和无成形瓦的小管径管道采用憎水复合硅酸盐涂料。珍珠岩瓦块厚允许偏差为±5mm,瓦块拼接时应错开安装，当瓦厚度﹥100 时，应分两层制作及安装，第二层与第一层纵缝错开，分层绑扎，接缝处空隙用石灰棉填补。外用16#镀锌铁丝将珍珠岩瓦块捆紧，铁丝间距200mm，要保证每块制件绑扎不小于两处，每圈镀锌铁丝长度按保温瓦外周长加150mm,拧紧后将接头处按平。立管段上为避免保温层下坠，在立管上每隔2—3m预先焊上宽度为保温层厚度的2/3，厚度为4mm的保温层承重环再包珍珠瓦块，铁丝外采用两布三油环氧树脂玻璃钢，厚度<1.5 mm，如果工作面有限，需要提前預制环氧树脂玻璃钢，施工时需要用抽芯铆钉或自攻螺钉进行加固，接口需要环氧树脂玻璃布缝好.滑动支座处环氧树脂玻璃钢保护壳，镀锌铁丝网均应断开，16#铁丝网均应断开，16#铁丝通过支座捆扎孔将瓦块与管道捆紧，铁丝拧紧后应将接头处摸平。弯头处做两个伸缩缝，内缠石棉绳，弯头保温时应按弯头的外形尺寸将瓦块切割成虾米腰状进行拼接。补偿器保温采用憎水珍珠岩瓦，管道焊口两侧各让出不小于一块整瓦的间距，待总体试压完再保温。
2.从施工工艺过程中不难看出，工艺程序相对简单，但对施工过程的把握有一定难度。首先从焊口刷漆来说，要求两便底漆，两便面漆，但施工方漏刷、少刷，特别是在管线正下部和侧墙偏下部位，少刷和漏刷对管线质量有直接影响，两布三油环氧树脂玻璃钢刷油时也有类似情况。其次，憎水珍珠岩瓦施工，对于直管段施工相对简单，但石灰棉勾缝也是不到位，特别对于弯头、盲端、固定支架两端、三通、补偿器、变径等特殊位置，由于施工工人基本上没有经过培训；同时，在半通行和通行地沟内的施工，由于空间有限，刺激性气味加之灰尘在沟内弥漫，不具备换气条件，施工照明面不够，防腐和保温为隐蔽工程，可想而之，施工时的质量很难控制，对于监理及甲方也很难面面俱到进行检查。特别是在管线翻身处，该区局部检修小室深达10米左右有十几个，管径最大的DN500，翻身落差高达5-6米，要做好该处的保温和防腐处理，有一定的技术难度，如果不严格按规范施工，经过一段时间的运行，保温层很容易脱落，焊口防腐处理不好有折段的潜在危险。如何更好的把握好施工质量，希望相关部门制订更合理的监督制度和发明更环保的保温及防腐材料，即保证施工质量，又不损害人体健康。
3、材料性能及参数计算
保温材料检测数据表
样品名称：憎水珍珠岩保温管壳
规格型号：
1、供热管道保温热力计算的任务是计算管路散热损失，供热介质沿途温度降、管道表面温度及环境（地沟、土壤温度等），从而确定保温层厚度，从理论上可得，保温层越厚，则管路散热损失越小，但厚度加大，保温结构费用增加。本文例题为半通行地沟，0.8MPa饱和蒸汽两根（DN150）及凝结水一根(DN80)，保温材料为憎水珍珠岩瓦，厚度以图纸为准，计算公式如下：
管道热阻为：
∑R=Rn+Rg+Rb+Rw+Rngo+Rgo +Rt (m·℃/w)
Rn—从热媒到管内壁的热 阻
Rn=1/π andnm·℃/w
An--从热媒到管内壁的放热系数
Dn—管道内径
由于热阻比值较小，计算过程可不计
Rg—管壁热阻
Rg=1/2πλgLndw/dnm·℃/w
λg—管材的导热系数 w/m·℃
dw—管道外径m
由于热阻比值较小，计算过程可不计
Rb—保温材料的热阻
Rb=1/2πλbLndz/dw(m·℃/w)
λb—保温材料的导热系数 w/m·℃
dz—保温层外表面的直径m
Rw—从管道保温层外表面到周围介子（空气）的热阻
Rw=1/πdzawm·℃/w
Aw--保温层外表面对空气的放热系数 w/m2·℃
Aw=11.6+7√vw/m2·℃
v--保温层外表面附近空气的流动速度m/s
Rt--土壤热阻1.2—2.5 m·℃/w
Rngo—从沟内空气到沟内避之间的热阻
Rngo=1/πangodngo m·℃/w
Ango—沟内壁放热系数 m·℃/w12w
Dngo--地沟内廓横截面的当量值 m
Dngo=4Fngo/Sngo
Fngo—地沟内净横截面面积 m2
Sngo—地沟内净横截面的周长m
Rgo— 地沟壁的热阻m·℃/w
Rgo=1/2πλgoLndwgo/dngom2℃/w
Dwgo—地沟横截面的当量直径 m
Dwgo=4Fwgo/Swgo
Fwgo--地沟横截面面积m2
Swgo--地沟外横截面周长m
由于沟内由三跟管线组成，首先要确定地沟内的空气温度，根据热平衡原理，地沟内所有管路的散热量应等于地沟向土壤散失的热量。由于两根蒸汽散热量相同，即
2（t蒸— tgo）/R蒸+（t凝— tgo）/R凝=（tgo—td.b）/RO
得出:
tgo=(2t蒸/R蒸+t凝/R凝+td.b/RO)(2/R蒸+1/R凝+1/RO)
Tgo—地沟内空气温度℃
td·b—土壤地表温度℃
R蒸=Rb蒸+Rw蒸 R凝=Rb凝+Rw凝
RO—从地沟内空气到室外空气的热阻 m·℃/w
RO=Rngo+Rgo+Rt
本例为半通行地沟,不计算通风排热量,即热损失:
Q={2(t蒸_tgo)/R蒸+(t凝_tgo)/R凝+(tgo_td.b)/RO}·(1+β)LW
从材料性能表及计算过程不难看出，憎水珍珠岩瓦易碰破碎、掉渣角、保温性能低，从实际工作中会看到，如果瓦块表面处理不好，吸水率也会大大提高，也就失去保温作用；但其耐温性可以满足开发区的要求。关于热损失的计算问题，从计算式中可以看出以传热学为基础知识，进行稳态导热计算，主要过程为管内介质温度通过管壁传热到保温，保温层传到管沟空气层，空气层通过墙传到土壤，土壤再传热到空气，整个过程其实还是在保温层及土壤，通行地沟为保温层和通风口散热，从计算过程来说比较简单，但相对参数较多，同时与实际环境又有一定差别，保温材料和管内介质温度随时间和环境的不同也在变化，我认为理论计算只能作为参考。
四、直埋蒸汽、凝结水管道保温及防腐的施工工艺和材料性能
1、施工工艺安装技术
直埋蒸汽管道采用L=12米成品预制玻璃棉蒸汽管（钢套钢），一用一备；直埋凝结水管道采用发泡预制保温管道，发泡前钢管应进行机械除锈处理，两种管道均由厂家加工、现场由厂家进行接口施工。直埋保温管进入现场后，及时进行外观、内在质量检查，保温层在运输过程中不得有裂痕、磨伤、凹陷等损伤，保温层端面应涂防水密封层，且应平整、严密、无剥落、空洞等缺陷。凝结水管道存放时严禁阳光暴晒。管道在吊装、运输、安装过程中，严禁与尖锐物品接触，以防止破坏保护层。吊装时严禁用钢丝绳捆绑，必须用宽度大于50mm的吊带或护口吊钩，稳起稳放，防止磕碰。吊装位置在管道两端末防腐管段或端口进行吊装。蒸汽管道内套钢管焊接、探伤分段打压后，由厂家到现场做接口保温施工，补口处的保温结构、保温材料、外护管材质及厚度应与保温管段相同；保温补口应在接口焊接探伤合格且在沟下无积水、非雨天的条件下进行干式作业；保温补口，应保证与两侧直管段或管件的保温层紧密衔接，对缝应用弹性保温材料嵌填塞严，补口前应拆除封端防水帽或防水涂层；管道在回填土前，应用“电火花检漏仪”进行防腐点检测，发现在管道安装过程中防腐层被破坏或有漏点，使用收缩带进行防腐补漏。凝结水管道施工，先进行硬质无机保温包覆，达到嵌缝严密，后进行聚氨酯浇注发泡，泡沫层补口的原料应配比准确，投量适当、搅拌均匀，泡沫应充满整个补口段环状空间，密度大于60可kg/m3,当环境温度低于10℃或高于35℃时，应采取升温或降温措施，最后将发泡孔缝好。
埋蒸汽保温管结构图 凝结水保温管结构图
饱和蒸汽热力管线接头处理
凝结水管线接头发泡示意图
2．从施工工艺过程中可知，蒸汽保温管线在运输和下管过程中，由于体积较大、质量较重，很难保证其外保护层的不受损伤，同时，天气的变化会给工程的质量一定影响，特别接口的处理，蒸汽管线需要内管检测和水压试验合格对钢管焊口除锈，防腐底漆实干后，方可进行保温工作，保证材料及厚度相同也是一个不小的难题。因为该项技术不采用排潮管，管线内的干燥度就需要更科学处理方法。对于凝结水管道来说，同样存在运输和下管如何保护好外保温的问题，由于预制管道接口需要进行发泡处理，如何把握焊口处理的同时，又要注意原料的配比及施工的干度和湿度。
3、材料性能及参数计算
保温材料检测数据表
PE防腐层性能要求：
喷丸除锈达到Sa2.5级以上。
结构分三层：由内向外高温粉末涂层、胶粘剂层、PE层。
剥离强度（N/ cm）
20±5 ℃时≥60；50±5 ℃时≥40；
阴极剥离（ mm）≤10(65 ℃,48 h)
抗弯曲（2.5°）：聚乙烯无开裂
抗击强度（J/mm）≥5
电火花检测：25Kv电压检漏无针孔
SY/T4013-95《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》
（1）直埋预制管道散热损失与地沟敷设方法基本相同，只是在总热阻中，比地沟敷设少了从保温层表面到地沟内空气的热阻、从地沟内空气到地沟内壁的热阻及沟壁热阻。其中直埋预制管道散热热阻由内管管壁热阻、内保温层热阻、外保温层热阻、空气层热阻、内管管壁热阻及土壤热阻几部分组成。内管管壁热阻、内管管壁热阻很小，可忽略不计，空气层热阻可以等效为保温层热阻。计算相对于地沟要简单些，参数相对较少，但主要热阻计算还是在保温材料和土壤换热上，对于真空层的“钢套钢”蒸汽管道，理论上需要进行导热系数计算。
（2）从上述材料的性能参数可知，对于保温材料，凝结水保温材料具有密度小、比强度高、隔热效果好、成型工艺简单、可采用现场灌注、快速施工等特点，并且耐腐蚀、不吸水等特点，由于聚氨酯泡沫塑料的表观密度增加，压缩强度随之增加，导热系数也会提高，会降低保温效果，所以在工程中，要根据设计和有关规范要求控制聚氨酯泡沫塑料的表观密度，从而控制聚氨酯泡沫塑料的导热系数和压缩强度。蒸汽直埋保温材料玻璃棉纤维绝热材料和制品，产品纤维直径更细、均匀，渣球含量降低到几乎为零，应用耐高温粘合剂，提高了纤细、、实心玻璃棉纤维的耐热性、密实、均匀的玻纤将制品中空气包容，产生极大的粘滞阻力，杜绝（或减少）空气分子的对流导热，绝热性能显著提高。
（3）上述简单说明一下两种保温材料的优点，但在实际管理运行中，外保护层与土壤接触很难保证其不受损失。同时，补偿器接口、管道与管道之间接口、变径接口等连接处的防腐与保温处理是否完全达到标准，特别是 DN400以上大管径，分段试压困难，潜在危险更大。首先说一下凝结水保温管道，由于凝结水管道蒸汽管道由疏水系统连接，回水由用户端进入市政管线，蒸汽管线运行温度正常温度不低于160℃，最高可达180℃左右，如果某个疏水区失去工作能力，蒸汽管线运行压力远高于凝水压力，将会造成蒸汽进入凝水管线，后果会导致整条保温报废；再者，该区现在大部分用户采用的是闭式凝水回收装置，作用之一就是提高回水温度，我认为经过长时间运行，也会给保温材料的耐温性带来严峻的考验。其二，对于“钢套钢”蒸汽管线来说，不考虑土壤内空洞造成塌方、阀部件偏口、焊口和现场接口、外防腐处理不妥善等相关因素带来管线的安全隐患，就外套钢管与工作钢管之间的防潮处理，我认为存在一定安全隐患。从结构上看，这部分主要由玻璃棉和真空层及固定支架等部分组成，对于“钢套钢”蒸汽管线来说，无排潮管结构，原理上采用由真空孔排除，工程验收标准压力≥20 mbar，当真空表压力≤200mbar时，为正常工作状态，当真空表压力＞200mbar时，进行重新抽真空；从玻璃棉耐水性我们可以看出，在100℃沸水连续煮96小时烘干后，质量变化率为2.2%，密度变化率为1.9%，导热系数变化率为4.4%，从这几个数据判断材料的物理性能变化不大，但我实际介质温度远大于100℃，焓值也远高于沸水，运行是24小时，我认为在20mbar-200mbar过程中，保温和金属材料已有一定的损坏。我认为这种排潮方式在高温供热工程实际运行管理中还是存在很大的安全隐患。
四、结束语
通过以上分析比较，大家对该区地沟和直埋热力管道的保温和防腐有了一点了解，通过在施工工藝安装过程、材料性能、参数计算、运行维护管理等方面对两者进行比较，说明地沟敷设对保温和防腐来说维修方便，容易发现安全隐患；直埋敷设技术比较复杂，安全隐患多，不易被发现，目前还有很多技术问题尚待研究解决。
参考文献
1、供热工程（第三版） 中国建筑工业出版社
2、全国直埋蒸汽管道技术研讨会论文集 二00二年五月 大连
关键词：蒸汽保温管 凝结水保温管地沟敷设直埋敷设
热力管道 保温材料
中图分类号：TU990.3文献标识码： A 文章编号：
一、前言：
该开发区锅炉出口压力为0.8±0.05MPa，运行设计为1MPa,蒸汽管网运输的介质温度较高，由于热力管网敷设方式不同，其保温和防腐的材料和施工工艺也有所不同，相应保温效果也有所差别。供热管线的敷设分为地上敷设和地下敷设两大类型。由于地下敷设不影响市容和交通，因而地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。地下敷设主要分为：地沟敷设和无沟（直埋）敷设，其中地沟敷设又分为：通行地沟、半通行地沟、不通行地沟。由于以上几种敷设方式该开发区已基本含盖。所以本文将该开发区热力管线划分为两类介绍：地沟敷设和直埋敷设。针对上述两种敷设方式，从保温和防腐两种角度进行来说，都有其各自的优点和缺点，地沟敷设整体工程施工周期长，但保温和防腐施工相对简单、快捷、维修保养方便；相对于地沟施工来说，直埋管线需要在厂家预制，现场施工周期快，缺点工艺复杂、接口保温和防腐难处理。所以我认为，在目前直埋管道技术尚未完善的前提下，从运行维护管理角度讲，地沟敷设优于直埋敷设。
二、该开发区地沟和直埋热力管线保温及防腐工艺过程发展情况
该开发区初期规划面积为15平方公里，经过14年建设，市政基础设施已基本完善，集中供热管网地沟形式的为30.9公里，直埋为1.5公里，属于支状布置，目前由三个热源厂进行并网供热，以采暖负荷为最多。由于部分企业需要工艺和生活热水用热，所以我热力管网有90%属于常年带汽运行。公司于05年做过一次网损计算，夏季热损失为46%，冬季为24%，通过认真分析，刨去每年吹扫、检修排去蒸汽，主要损耗还是在管网输送介质的过程中。在92年建区时，热力管网以不通行地沟为主，沟体为砖砌，保温材料大部分为岩棉，外缠沥青玻璃布，由于我热源厂出口压力为0.8±0.05MPa，管网设计运行压力为1MPa，所以经过几年运行后，由于管沟防水性能差，加之管材和阀部件质量问题，停、送汽不规范，“跑、冒、滴、漏”时有发生，导致许多热力管线保温层吸水变形，部分管线保温脱落，失去保温效果。2000年开始，我们逐段对失去保温效果的管线进行开槽改造，重新进行保温防腐处理，将原来的岩棉制品换成憎水珍珠岩瓦，由于管沟施工面有限，将外防腐层改为预制环氧树脂玻璃钢。
由于西部居民区负荷增加，而原地沟界面无法放置扩径管线，公司于04年3月——05年3月对其进行改造，蒸汽管线采用“钢套钢”直埋，长1500米，最大直径为DN500,保温材料采用玻璃棉，防腐层采用三层PE，同时管内抽真空，也达到一定的保温效果；凝结水采用温材料采用聚氨酯泡沫，外护管采用高密度聚乙稀材料。下面本人针对以上保温及防腐材料的施工工艺过程、材料性能、参数计算、运行维护管理等方面对两种敷设方式进行比较，将我们的管理经验介绍给大家，与各位同仁共同探讨。
三、地沟热力管线敷设保温及防腐的施工工艺和材料性能
1.施工工艺安装
管道保温前先清除管道污垢和铁锈以及焊瘤棱角、毛刺等物，刷无机富锌漆两遍，再刷耐热环氧煤沥青面漆两遍防腐。保温采用憎水珍珠岩制品，并用石灰棉勾缝，阀门和无成形瓦的小管径管道采用憎水复合硅酸盐涂料。珍珠岩瓦块厚允许偏差为±5mm,瓦块拼接时应错开安装，当瓦厚度﹥100 时，应分两层制作及安装，第二层与第一层纵缝错开，分层绑扎，接缝处空隙用石灰棉填补。外用16#镀锌铁丝将珍珠岩瓦块捆紧，铁丝间距200mm，要保证每块制件绑扎不小于两处，每圈镀锌铁丝长度按保温瓦外周长加150mm,拧紧后将接头处按平。立管段上为避免保温层下坠，在立管上每隔2—3m预先焊上宽度为保温层厚度的2/3，厚度为4mm的保温层承重环再包珍珠瓦块，铁丝外采用两布三油环氧树脂玻璃钢，厚度<1.5 mm，如果工作面有限，需要提前預制环氧树脂玻璃钢，施工时需要用抽芯铆钉或自攻螺钉进行加固，接口需要环氧树脂玻璃布缝好.滑动支座处环氧树脂玻璃钢保护壳，镀锌铁丝网均应断开，16#铁丝网均应断开，16#铁丝通过支座捆扎孔将瓦块与管道捆紧，铁丝拧紧后应将接头处摸平。弯头处做两个伸缩缝，内缠石棉绳，弯头保温时应按弯头的外形尺寸将瓦块切割成虾米腰状进行拼接。补偿器保温采用憎水珍珠岩瓦，管道焊口两侧各让出不小于一块整瓦的间距，待总体试压完再保温。
2.从施工工艺过程中不难看出，工艺程序相对简单，但对施工过程的把握有一定难度。首先从焊口刷漆来说，要求两便底漆，两便面漆，但施工方漏刷、少刷，特别是在管线正下部和侧墙偏下部位，少刷和漏刷对管线质量有直接影响，两布三油环氧树脂玻璃钢刷油时也有类似情况。其次，憎水珍珠岩瓦施工，对于直管段施工相对简单，但石灰棉勾缝也是不到位，特别对于弯头、盲端、固定支架两端、三通、补偿器、变径等特殊位置，由于施工工人基本上没有经过培训；同时，在半通行和通行地沟内的施工，由于空间有限，刺激性气味加之灰尘在沟内弥漫，不具备换气条件，施工照明面不够，防腐和保温为隐蔽工程，可想而之，施工时的质量很难控制，对于监理及甲方也很难面面俱到进行检查。特别是在管线翻身处，该区局部检修小室深达10米左右有十几个，管径最大的DN500，翻身落差高达5-6米，要做好该处的保温和防腐处理，有一定的技术难度，如果不严格按规范施工，经过一段时间的运行，保温层很容易脱落，焊口防腐处理不好有折段的潜在危险。如何更好的把握好施工质量，希望相关部门制订更合理的监督制度和发明更环保的保温及防腐材料，即保证施工质量，又不损害人体健康。
3、材料性能及参数计算
保温材料检测数据表
样品名称：憎水珍珠岩保温管壳
规格型号：
1、供热管道保温热力计算的任务是计算管路散热损失，供热介质沿途温度降、管道表面温度及环境（地沟、土壤温度等），从而确定保温层厚度，从理论上可得，保温层越厚，则管路散热损失越小，但厚度加大，保温结构费用增加。本文例题为半通行地沟，0.8MPa饱和蒸汽两根（DN150）及凝结水一根(DN80)，保温材料为憎水珍珠岩瓦，厚度以图纸为准，计算公式如下：
管道热阻为：
∑R=Rn+Rg+Rb+Rw+Rngo+Rgo +Rt (m·℃/w)
Rn—从热媒到管内壁的热 阻
Rn=1/π andnm·℃/w
An--从热媒到管内壁的放热系数
Dn—管道内径
由于热阻比值较小，计算过程可不计
Rg—管壁热阻
Rg=1/2πλgLndw/dnm·℃/w
λg—管材的导热系数 w/m·℃
dw—管道外径m
由于热阻比值较小，计算过程可不计
Rb—保温材料的热阻
Rb=1/2πλbLndz/dw(m·℃/w)
λb—保温材料的导热系数 w/m·℃
dz—保温层外表面的直径m
Rw—从管道保温层外表面到周围介子（空气）的热阻
Rw=1/πdzawm·℃/w
Aw--保温层外表面对空气的放热系数 w/m2·℃
Aw=11.6+7√vw/m2·℃
v--保温层外表面附近空气的流动速度m/s
Rt--土壤热阻1.2—2.5 m·℃/w
Rngo—从沟内空气到沟内避之间的热阻
Rngo=1/πangodngo m·℃/w
Ango—沟内壁放热系数 m·℃/w12w
Dngo--地沟内廓横截面的当量值 m
Dngo=4Fngo/Sngo
Fngo—地沟内净横截面面积 m2
Sngo—地沟内净横截面的周长m
Rgo— 地沟壁的热阻m·℃/w
Rgo=1/2πλgoLndwgo/dngom2℃/w
Dwgo—地沟横截面的当量直径 m
Dwgo=4Fwgo/Swgo
Fwgo--地沟横截面面积m2
Swgo--地沟外横截面周长m
由于沟内由三跟管线组成，首先要确定地沟内的空气温度，根据热平衡原理，地沟内所有管路的散热量应等于地沟向土壤散失的热量。由于两根蒸汽散热量相同，即
2（t蒸— tgo）/R蒸+（t凝— tgo）/R凝=（tgo—td.b）/RO
得出:
tgo=(2t蒸/R蒸+t凝/R凝+td.b/RO)(2/R蒸+1/R凝+1/RO)
Tgo—地沟内空气温度℃
td·b—土壤地表温度℃
R蒸=Rb蒸+Rw蒸 R凝=Rb凝+Rw凝
RO—从地沟内空气到室外空气的热阻 m·℃/w
RO=Rngo+Rgo+Rt
本例为半通行地沟,不计算通风排热量,即热损失:
Q={2(t蒸_tgo)/R蒸+(t凝_tgo)/R凝+(tgo_td.b)/RO}·(1+β)LW
从材料性能表及计算过程不难看出，憎水珍珠岩瓦易碰破碎、掉渣角、保温性能低，从实际工作中会看到，如果瓦块表面处理不好，吸水率也会大大提高，也就失去保温作用；但其耐温性可以满足开发区的要求。关于热损失的计算问题，从计算式中可以看出以传热学为基础知识，进行稳态导热计算，主要过程为管内介质温度通过管壁传热到保温，保温层传到管沟空气层，空气层通过墙传到土壤，土壤再传热到空气，整个过程其实还是在保温层及土壤，通行地沟为保温层和通风口散热，从计算过程来说比较简单，但相对参数较多，同时与实际环境又有一定差别，保温材料和管内介质温度随时间和环境的不同也在变化，我认为理论计算只能作为参考。
四、直埋蒸汽、凝结水管道保温及防腐的施工工艺和材料性能
1、施工工艺安装技术
直埋蒸汽管道采用L=12米成品预制玻璃棉蒸汽管（钢套钢），一用一备；直埋凝结水管道采用发泡预制保温管道，发泡前钢管应进行机械除锈处理，两种管道均由厂家加工、现场由厂家进行接口施工。直埋保温管进入现场后，及时进行外观、内在质量检查，保温层在运输过程中不得有裂痕、磨伤、凹陷等损伤，保温层端面应涂防水密封层，且应平整、严密、无剥落、空洞等缺陷。凝结水管道存放时严禁阳光暴晒。管道在吊装、运输、安装过程中，严禁与尖锐物品接触，以防止破坏保护层。吊装时严禁用钢丝绳捆绑，必须用宽度大于50mm的吊带或护口吊钩，稳起稳放，防止磕碰。吊装位置在管道两端末防腐管段或端口进行吊装。蒸汽管道内套钢管焊接、探伤分段打压后，由厂家到现场做接口保温施工，补口处的保温结构、保温材料、外护管材质及厚度应与保温管段相同；保温补口应在接口焊接探伤合格且在沟下无积水、非雨天的条件下进行干式作业；保温补口，应保证与两侧直管段或管件的保温层紧密衔接，对缝应用弹性保温材料嵌填塞严，补口前应拆除封端防水帽或防水涂层；管道在回填土前，应用“电火花检漏仪”进行防腐点检测，发现在管道安装过程中防腐层被破坏或有漏点，使用收缩带进行防腐补漏。凝结水管道施工，先进行硬质无机保温包覆，达到嵌缝严密，后进行聚氨酯浇注发泡，泡沫层补口的原料应配比准确，投量适当、搅拌均匀，泡沫应充满整个补口段环状空间，密度大于60可kg/m3,当环境温度低于10℃或高于35℃时，应采取升温或降温措施，最后将发泡孔缝好。
埋蒸汽保温管结构图 凝结水保温管结构图
饱和蒸汽热力管线接头处理
凝结水管线接头发泡示意图
2．从施工工艺过程中可知，蒸汽保温管线在运输和下管过程中，由于体积较大、质量较重，很难保证其外保护层的不受损伤，同时，天气的变化会给工程的质量一定影响，特别接口的处理，蒸汽管线需要内管检测和水压试验合格对钢管焊口除锈，防腐底漆实干后，方可进行保温工作，保证材料及厚度相同也是一个不小的难题。因为该项技术不采用排潮管，管线内的干燥度就需要更科学处理方法。对于凝结水管道来说，同样存在运输和下管如何保护好外保温的问题，由于预制管道接口需要进行发泡处理，如何把握焊口处理的同时，又要注意原料的配比及施工的干度和湿度。
3、材料性能及参数计算
保温材料检测数据表
PE防腐层性能要求：
喷丸除锈达到Sa2.5级以上。
结构分三层：由内向外高温粉末涂层、胶粘剂层、PE层。
剥离强度（N/ cm）
20±5 ℃时≥60；50±5 ℃时≥40；
阴极剥离（ mm）≤10(65 ℃,48 h)
抗弯曲（2.5°）：聚乙烯无开裂
抗击强度（J/mm）≥5
电火花检测：25Kv电压检漏无针孔
SY/T4013-95《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》
（1）直埋预制管道散热损失与地沟敷设方法基本相同，只是在总热阻中，比地沟敷设少了从保温层表面到地沟内空气的热阻、从地沟内空气到地沟内壁的热阻及沟壁热阻。其中直埋预制管道散热热阻由内管管壁热阻、内保温层热阻、外保温层热阻、空气层热阻、内管管壁热阻及土壤热阻几部分组成。内管管壁热阻、内管管壁热阻很小，可忽略不计，空气层热阻可以等效为保温层热阻。计算相对于地沟要简单些，参数相对较少，但主要热阻计算还是在保温材料和土壤换热上，对于真空层的“钢套钢”蒸汽管道，理论上需要进行导热系数计算。
（2）从上述材料的性能参数可知，对于保温材料，凝结水保温材料具有密度小、比强度高、隔热效果好、成型工艺简单、可采用现场灌注、快速施工等特点，并且耐腐蚀、不吸水等特点，由于聚氨酯泡沫塑料的表观密度增加，压缩强度随之增加，导热系数也会提高，会降低保温效果，所以在工程中，要根据设计和有关规范要求控制聚氨酯泡沫塑料的表观密度，从而控制聚氨酯泡沫塑料的导热系数和压缩强度。蒸汽直埋保温材料玻璃棉纤维绝热材料和制品，产品纤维直径更细、均匀，渣球含量降低到几乎为零，应用耐高温粘合剂，提高了纤细、、实心玻璃棉纤维的耐热性、密实、均匀的玻纤将制品中空气包容，产生极大的粘滞阻力，杜绝（或减少）空气分子的对流导热，绝热性能显著提高。
（3）上述简单说明一下两种保温材料的优点，但在实际管理运行中，外保护层与土壤接触很难保证其不受损失。同时，补偿器接口、管道与管道之间接口、变径接口等连接处的防腐与保温处理是否完全达到标准，特别是 DN400以上大管径，分段试压困难，潜在危险更大。首先说一下凝结水保温管道，由于凝结水管道蒸汽管道由疏水系统连接，回水由用户端进入市政管线，蒸汽管线运行温度正常温度不低于160℃，最高可达180℃左右，如果某个疏水区失去工作能力，蒸汽管线运行压力远高于凝水压力，将会造成蒸汽进入凝水管线，后果会导致整条保温报废；再者，该区现在大部分用户采用的是闭式凝水回收装置，作用之一就是提高回水温度，我认为经过长时间运行，也会给保温材料的耐温性带来严峻的考验。其二，对于“钢套钢”蒸汽管线来说，不考虑土壤内空洞造成塌方、阀部件偏口、焊口和现场接口、外防腐处理不妥善等相关因素带来管线的安全隐患，就外套钢管与工作钢管之间的防潮处理，我认为存在一定安全隐患。从结构上看，这部分主要由玻璃棉和真空层及固定支架等部分组成，对于“钢套钢”蒸汽管线来说，无排潮管结构，原理上采用由真空孔排除，工程验收标准压力≥20 mbar，当真空表压力≤200mbar时，为正常工作状态，当真空表压力＞200mbar时，进行重新抽真空；从玻璃棉耐水性我们可以看出，在100℃沸水连续煮96小时烘干后，质量变化率为2.2%，密度变化率为1.9%，导热系数变化率为4.4%，从这几个数据判断材料的物理性能变化不大，但我实际介质温度远大于100℃，焓值也远高于沸水，运行是24小时，我认为在20mbar-200mbar过程中，保温和金属材料已有一定的损坏。我认为这种排潮方式在高温供热工程实际运行管理中还是存在很大的安全隐患。
四、结束语
通过以上分析比较，大家对该区地沟和直埋热力管道的保温和防腐有了一点了解，通过在施工工藝安装过程、材料性能、参数计算、运行维护管理等方面对两者进行比较，说明地沟敷设对保温和防腐来说维修方便，容易发现安全隐患；直埋敷设技术比较复杂，安全隐患多，不易被发现，目前还有很多技术问题尚待研究解决。
参考文献
1、供热工程（第三版） 中国建筑工业出版社
2、全国直埋蒸汽管道技术研讨会论文集 二00二年五月 大连