热泵供汽系统的保温层

一般规定
　　 5.1.1 保温结构除主保温层外，也可设置辐射隔热层和空气层。
　　 5.1.2 保温材料应符合国家现行标准《城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件》CJ/T 200的规定。
　　 5.1.3 设计保温结构时，应按外护管外表面温度小于或等于50℃计算保温层厚度。采用复合保温结构时，保温层间的界面温度不应超过外层保温材料安全使用温度的0.8倍。
　　 5.1.4 当按本规程第5.1.3条规定计算的保温厚度， 热泵供汽系统不能满足对蒸汽介质温度降或周围土的环境温度设计要求时，应按设计条件计算确定保温层厚度。
　　 5.1.5 保温计算时，土的导热系数应采用管道运行期间的平均值；当无历史记录数据时，应有实测数据，并应按实测值的0.9～0.95倍取值。
　　 5.1.6 保温计算时，温度的取值应符合下列规定：
　　 1 按本规程第5.1.3条或按管道周围土的环境温度计算保温厚度时，高浓除渣器蒸汽介质温度应取设计最高值；土的自然温度应取管道运行期间管道中心埋设深度处最高月平均温度；地面大气温度应取管道年运行或季节运行期间最热月地面平均大气温度。
　　 2 按蒸汽介质温度降计算保温层厚度时，蒸汽介质温度应取设计最高值；土的自然温度应取管道运行期间管道中心埋设深度处最低月平均温度；地面大气温度应取管道运行期间最低月平均大气温度。
　　 3 计算蒸汽管道年散热损失时，蒸汽介质温度应取年平均温度；土的自然温度应取管道中心埋设深度处的年平均地温；地面大气温度应取年平均大气温度。
　　 4 地表温度应取运行期间最热月份的空气平均温度。
　　 5 土的自然温度可按当地历年实测数据确定或按本规程附录B确定。

　　5.2 保温计算
　　 5.2.1 直埋蒸汽管道单管敷设时，保温层厚度应符合下列规定：
　　1 单层保温结构的保温层厚度应按下列公式计算：




　　式中 Dw——保温层外径（m）；
　　 D0——工作管外径（m）；
　　 Hl——管道当量埋深（m）；
　　 H——造纸设备管道中心埋设深度（m）；
　　λt——保温层材料在运行温度下的导热系数[W/(m·K)];
　　λg——土的导热系数[W/(m·K)];
　　 t0——工作管外表面温度（℃），可按介质温度取值；
　　ts——直埋蒸汽管道周边环境温度（℃）；
　　tw——保温管外表面温度（℃），按设计要求确定；
　　 α——直埋蒸汽管上方地表面大气的换热系数 [W/(m2·K)]，取10-15；
　　 δ——保温层厚度（m），

　　2 多层保温结构的保温层厚度计算应符合下列要求：
　　 1）散热损失（初算值）应按下式计算：

?

　　式中q——单位管长热损失（初算值）（W/m）；
　　D’w——根据经验设定的保温层外径（m）。

　　 2） 第一层保温材料厚度应按下列公式计算：

? 　　

　　式中D1——第一层保温材料外径（m）；
　　λ1——第一层保温材料在运行温度下的导热系数[W/(m·K)];
　　 t1——第一层保温材料外表面温度（℃），按设计要求确定：
　　 δ1——除渣器第一层保温层厚度（m）。

　　3） 第i层保温材料厚度应按下列公式计算：

　　

　　式中Di——第i层保温材料外径（m）；
　　λi——第i层保温材料在运行温度下的导热系数[W/(m·K)];
　　 ti——第i层保温材料外表面温度（℃），按设计要求确定;
　　δi——第i层保温层厚度（m）。
　　 4）计算得到的Di，应按公式（5.2.3-1）校核计算散热损失，其校核值与公式（5.2.1-3）计算的散热损失初算值相比较，两个值的相对差值应小于或等于5%。
　　 5）当相对差值大于5%时，应将按公式（5.2.1-6）计算得到的保温层外径，作为新设定的保温层外径，代入公式（5.2.1-3）、（5. 2.1-4）、（5.2.1-6）重新计算散热损失（初算值）、D1和Di，并应符合本款第4）项的规定。

　　3　带空气层的保温结构计算应符合下列要求：
　　 1） 可采用窄环空间对流和辐射传热计算公式计算空气层等热泵供汽系统效导热系数。
　　 2）空气层等效热阻应按下式计算：


　　式中Re——空气层等效热阻（m·K/W）；
　　λe——空气层等效导热系数[W/(m·K)];
　　 Dou——空气层外径（m）；
　　 Din——空气层内径（m）。
　　 3）应按空气层等效热阻与保温层热阻串联的方式，计算保温层的热损失和外表面温度。
　　 5.2.2　直埋蒸汽管道双管敷设时，可按单管敷设条件计算保温层厚度，并采用本规程公式（5.2.3-2）和公式（5.2.3-3）计算双管敷设条件下的附加热阻和热损失，然后计算保温层界面温度和保温管外表面温度。如高于设计要求，应调整保温层厚度。

　　5.2.3 直埋蒸汽管道热损失的计算应符合下列要求：
　　 1 单管敷设的直埋保温管道的热损失应按下式计算：
　　

　　

　　式中Rg——直埋蒸汽管道环境热阻（m·K/W）。
　　 2 双管敷设的直埋蒸汽管道，在计算热损失、界面温度和保温管外表面温度时，应考虑管间附加热阻的影响。
　　 1） 附加热阻应按下列公式计算：

　　

　　

　　式中Ra——第一条管道的附加热阻(m·K/W）；
　　Rb——第二条管道的附加热阻(m·K/W）；
　　 ta0——第一条管道的介质温度(℃）；
　　 tb0——第二条管道的介质温度(℃）；
　　tg——直埋管道中心埋设深度处土的自然温度(℃）；
　　ΣRa——第一条管道的保温热阻(m·K/W）；
　　ΣRb——第二条管道的保温热阻(m·K/W）；
　　Rab——双管敷设相互影响系数；
　　 s——两条管道的中心距离(m）；
　　 H——两条管道埋深相同时，管道中心埋设深度(m）；
　　 H1——两条管道埋深不同时，第一条管道中心埋设深度（m）；
　　 H2——两条管道埋深不同时，第二条管道中心埋设深度（m）。
　　 2）计入附加热阻，重质除渣器按公式（5.2.3-1）分别计算两条管道的热损失。在计算管网的总热损失时，还应考虑阀门、支架等未保温或保温薄弱部分的附加热损失，宜增加10%-15%。

　　 5.2.4 直埋蒸汽管道保温层界面温度和保温管外表面温度的计算应符合下列规定：
　　 1　保温层界面温度应按下式计算：
　　

　　 2 保温管外表面温度按下式计算：
　　tw=t0-qΣR （5.2.4-2）
　　式中ΣR ——保温层总热阻（m·K/W）。
　　 5.2.5 直埋蒸汽管道邻近温度场，可按本规程附录C计算。

　　6 外护管及防腐
　　 6.1 一般规定
　　 6.1.1 外护管应能承受动荷载、静荷载及热应力，并应具有密封、防水、耐温、防腐性能。
　　 6.1.2　应根据工程实际情况选择直埋蒸汽管道的外护管材料和防腐材料。当地下水位高于敷设的直埋蒸汽管道管底时，应采用钢质外护管。
　　 6.1.3 外护管及管件应根据直埋蒸汽管道的结构形式、敷设环境和运行状况进行设计。直埋蒸汽管道的受力应考虑下列因素：
　　 1 外护管、工作管及其附件、保温层重量；
　　 2 工作管滑动支座、内固定支座传递的作用力；
　　 3 土重量产生的侧向、竖向压力；
　　 4 因温度变化产生的作用力；
　　 5 工作管位移通过保温层传递的力；
　　 6 静水压力和水浮力；
　　 7 车辆等荷载。
　　 6.1.4 钢质外护管宜采用无补偿方式敷设。
　　 6.2 钢质外护管的刚度和稳定性
　　 6.2.1 钢质外护管应选用符合国家相关标准的直焊缝钢管或螺旋焊缝钢管。当采用非标准钢管时，其技术要求应符合现行国家标准《工业金属管道工程施工及验收规范》GB 50235的规定。
　　 6.2.2 在运输、施工和运行时，不应对保温层和外防腐结构造成破坏。对不带空气层的保温结构，钢质外护管的外直径与壁厚的比值不应大于140；对带空气层的保温结构，钢质外护管的外径与壁厚的比值不应大于100。
　　 6.2.3 当直埋蒸汽管道埋设较深或外荷载较大时，应按无内压状态验算在外力作用下钢质外护管的变形，其直径的变形量不得大于管径的3％，且外护管的变形不应导致保温材料的损坏或阻碍工作管轴向移动。
　　 6.3 钢质外护管的防腐
　　 6.3.1 钢质外护管必须进行外防腐，其防腐设计应符合国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY 0007的规定。
　　 6.3.2　钢质外护管的防腐蚀等级应根据土的腐蚀性等级按表6.3.2确定，当沿线土的腐蚀性质处于不同指标时，应按较高防腐等级确定。

表6.3.2 土的腐蚀性等级及防腐蚀等级

　　6.3.3　钢质外护管的防腐材料，应符合国家现行标准《城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件》CJ/T 200的规定。
　　6.3.4　对防腐层应按照国家现行标准《管道防腐层检漏试验方法》SY/T0063进行在线电火花检漏。应根据防腐层种类和防腐等级确定检测电压，以不打火花为合格。
　　6.3.5　采用外防腐涂层保护钢质外护管的同时，还应采取牺牲阳极阴极保护措施。

.　　4　 热泵供汽系统与玻璃钢外护管
　　6.4.1　直埋蒸汽管道采用玻璃钢外护管时，性能应符合国家现行标准《玻璃纤维增强塑料外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》CJ/T 129和《城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件》CJ/T 200的规定。
　　6.4.2　玻璃钢外护管除应满足长期使用温度的要求外，且应考虑土的碱度的影响。玻璃纤维应采用无碱纤维无捻纱（布），树脂耐温性能不应低于90℃。
　　6.4.3　玻璃钢外护管的长期机械性能应符合表6.4.3的要求。

表6.4.3 长期机械性能
　

　　 6.4.4　玻璃钢外护管的最小壁厚，应满足刚度和冲击荷载的要求，外径与壁厚的比值不应大于100，其最小壁厚不应小于3.0mm。

　　8　管道安装
　　8.1　一般规定
　　8.1.1　直埋蒸汽管道的安装，应符合国家现行标准《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ 28的规定。
　　8.1.2　直埋蒸汽保温管的管材及管路附件等，应按设计要求购置或加工，预制的直埋蒸汽管道应符合国家现行标准《城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件》CJ/T 200的规定，并应具有产品合格证书。
　　8.1.3　对生产厂提供的各种规格的管材、管件及保温制品，应抽取不少于一组试件的材质，进行材质化学成分分析和机械性能检验。
　　8.1.4　直埋蒸汽保温管、管件及附件，在吊装、运输和安装时，必须采取防止损坏和防水措施。
　　8.1.5　钢管焊接时，应对保温层及外护管端面采取保护措施。

　　8.2　管道安装
　　8.2.1　安装管道时，应保证两个固定支座间的管道中心线成同一直线，且坡度应符合设计的要求。
　　8.2.2　直埋蒸汽管道在吊装时，应按管道的承载能力核算吊点间距，均匀设置吊点，并应使用不损伤管道防腐层的绳索（带）进行吊装。
　　8.2.3　雨期施工应采取防雨排水措施， 热泵供汽系统工作管和保温层不得进水。
　　8.2.4　直埋蒸汽管道的现场焊接及检验，应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236及国家现行标准《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ 28的规定。
　　8.2.5　工作管的现场接口焊接应采用氩弧焊打底。焊缝应进行100％X射线探伤检查，焊缝内部质量不得低于现行国家标准《钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级》GB/T 12605中的Ⅲ级质量要求。

　　8.3　保温补口
　　8.3.1　保温补口应在管道安装完毕，探伤检验及强度试验合格后进行。补口质量应符合设计要求，每道补口应有检查记录。
　　8.3.2　补口前应拆除封端防水帽或需要拆除的防水涂层。保温补口应与两侧直管段或管件的保温层紧密衔接，缝隙应采用弹性保温材料填充。
　　8.3.3　硬质复合保温结构的直埋蒸汽管道，冷凝水回收粘贴保护垫层时，应对补口处的工作管表面进行预处理，其质量应达到现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T 8923规定的St2级。
　　8.3.4　若管段已浸泡进水，应清除浸湿的保温材料或烘干后，方可进行保温补口。
　　8.3.5 保温层补口施工应符合下列规定：
　　1 补口处的保温结构、保温材料、外护管材质及厚度应与直管段相同；
　　2 保温层补口应在沟下无积水、非雨天的条件下进行施工;
　　3 硬质复合保温结构管道的保温施工，应先进行硬质无机保温层包覆，嵌缝应严密，再连接外护管，然后进行聚氨酯浇注发泡；
　　4 泡沫层补口的原料配比应符合设计要求。原料应混拌均匀，泡沫应充满整个补口段环状空间，密度应大于50kg/m3。当环境温度低于10℃或高于35℃时，应采取升温或降温措施；
　　5 保温层采用软质或半硬质无机保温材料时，在补口的钢质外护管焊缝部位内侧，应衬垫石棉布等耐高温材料。
　　8.3.6 外护管的现场补口应符合下列规定：
　　1 钢质外护管宜采用对接焊，焊接不应少于两遍，并应进行100％超声波探伤检验，焊缝内部质量不得低于现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB 11345中的Ⅲ级质量要求；
　　2 钢质外护管补口前应对补口段进行预处理，除锈等级应根据使用的防腐材料确定，并符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T 8923中的Sa2.5级的要求；
　　3 补口段预处理完成后，应及时进行防腐，防腐等级应与外护管相同，防腐材料应与外护管一致或相匹配；
　　4 防腐层应采用电火花检漏仪检测，耐击穿电压应符合设计要求；
　　5 玻璃钢外护管的补口应采用与外护管等厚的补口套管，补口套管与外护套管应采用梯形过渡对接连接。可采用短玻璃纤维树脂粘结，再缠厚度不小于3mm的玻璃钢加强，搭接长度不应小于100mm。当采用现场缠绕补口时，补口玻璃钢厚度不应小于直管段外护玻璃钢厚度；
　　6 外护管接口应做严密性试验，试验压力应为0.2Mpa。试验应按现行国家标准《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235的要求进行。
　　8.3.7 补口完成后，造纸设备应对安装就位的直埋蒸汽管及管件的外护管和防腐层进行检查，发现损伤，应进行修补。

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