在北方极寒地区对蒸汽管道防冻措施探讨

在北方极寒地区对蒸汽管道防冻措施探讨

刘炳银

（山东迈克尼科电力工程有限公司山东省济南市250001）

摘要：文章讨论了在极寒条件下蒸汽管道的防冻措施,详细讨论了一种防冻蒸汽管道的建设方式与工艺,通过采取在管道沟内敷设管道的敷设方式,利用空压机对蒸汽管道内的冷凝水进行集中吹扫排空进行防冻,采用不锈钢软管作为管道拐弯处连接,解决了在北方极寒地区对蒸汽管道的防冻问题。

关键词：蒸汽管道；敷设方式；防冻措施；拐弯连接

蒸汽是广泛应用于工业系统的热量载体，化工生产更是离不开蒸汽使用。而蒸汽管道的布置至关重要而且受诸多因素限制，在北方寒冷地区使用蒸汽受到施工条件、保温方案、极寒防冻及经济性等方面的极大考验。为了解决在北方寒冷地区的蒸汽管道的敷设问题，广大技术人员进行了不断探索，采取了架空、地沟、直埋等多种方式探索，文章对极寒条件下使用蒸汽的管道保温防护进行分析，最终给出切实可行的方案。

某工厂占地12.5hm2，基本呈东西长、由南向北呈缓慢下坡地势的菱形布局，分别建设有生产工房，辅助用工房，库房和生活区办公及住宿用房，其中主生产工房、辅助工房，宿舍和办公室需要使用蒸汽或者供暖。

1厂区及蒸汽管道基本情况

(1)工厂产品生产过程必须使用蒸汽加热，确保物料最高温度达到135℃，其余部分物料保证90℃左右，要求蒸汽是必须足量供给才能保证正常生产。

(2)因为要将各个不同功能的建筑物独立设置并相互有适当的安全距离，所以厂区各建筑物小而分散。厂区占地12.5hm2，大小建筑物工14座占地面积6000m2，其中需加热或者供暖面积4500m2。由于工厂属于民爆企业，所以按照防爆要求各建筑物之间距离较大，以便于各建筑物相互之间留有充足的安全距离，导致管道敷设水平和垂直距离较大，工作量大，距离长，防冻工作难度大。

(3)工厂地处中亚某国的北方地区，该地区冬季来临较早，一般在9月底10月初开始下雪，第二年五月份结束下雪，在此期间极端温度可达零下53.6℃，随之而来的冻土层厚度达到1.0m以下。

(4)由于厂区常年白天晚上风向相反，白天东风，晚上西风，而且风力级别较高，冬季下雪时间长，为保证管道稳固性和保温性，厂区布设管道全部直接地埋于冻土层以下。

2蒸汽管道敷设方式

厂区敷设蒸汽管道全部采用直径60mm无缝钢管输送蒸汽，敷设管道时采用以下措施：

图1观察井法兰阀连接

(1)在观察井、分支等地方采用升缩管、法兰、法兰阀连接，如下图1。

(2)管道对接采用钝边V型焊缝焊接，整体连接完毕在0.6MPa压力下试压检测气密性。

(3)试压完毕涂刷防腐涂料，包覆10cm厚岩棉保温材料直接埋设于1.5m深的管道沟内，如下图2。

图2防腐防冻措施

(4)伸缩节和控制阀门间隔60m安装。

(5)管道沟布设合理，利用高差大的特点，管道内积水排至管道地平最低端端，在240m长的管道敷设距离高差达到6m。

(6)水从高位水池辐射到各用水点，对水的防冻采取传统方式，预留长流水。

3防冻措施

某公司冬季防冻采取了一系列措施。冬季每日结产冷凝水的排放是防冻措施有效实施的关键。由于产品的特殊性，生产并非连续生产，某公司要求晚上10点至第二天凌晨6点禁止组织生产，为此在这段时间安排锅炉定时送保温蒸汽，每间隔2h给管道供汽10min，始终确保管道内有温度，不被冻结。水管采用末端长流水的办法就可以解决防冻问题。

最大的难点在于如果遇到较长时间节假日，防冻措施必须做到一次性将所有蒸汽管道内、设备加热蒸汽夹套内的冷凝水排空，所有工房停供蒸汽。

为此某公司利用生产线上的两台空压机对蒸汽管道内的冷凝水进行集中吹扫排空，取得良好的防冻效果。具体做法是：某公司生产线配备了两台大小不同的捷豹空气压缩机，一台为捷豹ZL螺杆空压机排气量3.75m3/min，一台位捷豹V型空气压缩机，排气量1.05m3/min，某公司生产线的管道排布正好是锅炉房在最低处，四个用汽点都在最高处，每个用汽点都有压缩空气管道，这样就为就近接压缩空气提供了方便，而且不用移动压缩机，避免搬移设备造成设备的不可预见损伤。经过多次试验，在停蒸汽10min后，采用0.4～0.5MPa的压缩空气，分别吹扫管道5、10、15min三种时间，均可以达到排出管道内剩余冷凝水的目的。运行三年来，管道还出现了在拐弯处极易撕裂的问题，这种情况尤其是在冬季严重，经过现场开挖后分析查看，主要是当时施工为节省材料在拐弯处全部用不同规格的成品弯头焊接而成，管道转弯半径过小，无法有效补偿热变形，导致冬季管道热胀冷缩变形而撕裂。为此，在拐弯处的观察井里面的管道拐弯处全部加装不锈钢软管连接，给管道留出伸缩变形余地，彻底解决了拐弯处管道断裂漏汽的问题。

4总结

极寒地区敷设蒸汽管道最佳方案应该采用防冻层以下建管道沟，在管道沟内敷设管道，既不受大风等恶劣天气的影响，对厂区空间上影响也小，便于维修检查。如果没有管道沟，采取直埋方式敷设，应该采取以下措施：

(1)管道上间隔安装伸缩器，法兰阀门，在拐弯处安装软管连接，建议伸缩管安装间距50～60m。

(2)充分利用地势布设管道时要整体呈地势上升或者下降趋势，便于停产时管道内冷凝水的排空。

(3)现在工厂一般离不开压缩空气，一般在管道的最高处用压缩空气吹扫管道，以排空管道内冷凝水，或者将冻土层以上的水排掉。

参考文献

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