跨河流长输供热管道工程的关键施工技术

跨河流长输 供热管道 工程的关键施工技术

赵磊

西安航霄创展企业管理有限公司 陕西省西安市 710018

摘要：随着我国城市化程度的提高，各类新建筑面积迅速扩大，热力供需矛盾日益突出。为了满足当今环境保护要求，控制污染，提高城市能源集中程度，加快煤炭开发，高效使用清洁能源，通过增加城市发电厂的过剩热量，缓解供热与环境压力之间的矛盾。

关键词：跨河；长输供热管道工程；关键技术；具体应用

引言

当前，我国部分先进城市已逐步实现通过长输热力管道将电厂余（废）热作为主要热源引入城区，既解决长输管道热能易耗的普遍问题，也高效利用了电厂余（废）热，因此该方案是未来城市节能供热的首要解决措施。因长输热力管道管径较大，施工难度增加，当供热管道长距离输送热量（一般电厂出口供水设计温度130℃，设计压力2.5MPa）时，为防止热伸长或温度应力引起管道变形，需在供热管道上设置补偿器，以缓解管壁应力，补偿管道热伸长。但在长时间高温负荷作用下，金属材料性能将发生改变，管道的热膨胀增加了系统额外的拉伸力和弯曲应力，导致管道与补偿器相连焊口泄漏。采用补偿器可有效降低管道运行的轴向应力、补偿管道热伸长，但经长期高温负荷运行后，补偿器寿命缩短发生泄漏，易成为热力管道安全运行中的薄弱环节。以西安热力公司跨渭河供热工程为例，提升供热运行保障能力，应尽量选用热力管道无补偿直埋敷设工艺。

一、概述

西安热力公司跨渭河某环网工程，供热面积880万平方米，供热能力7140T/H，大用户21家，直管到户供热小区18个，工程采用过长地热工网铺设了4根dn 1400mm管道，一个有37.8公里主干线的管道网，连接了1.3公里钢梁和近1.3公里的热工隧道，该管道在道路上修建了3个中继站、1个加油站，采用大温差长输供热技术、长输管道多级加压技术和盾构穿越河流技术。项目经过两个阶段后，需要解决四个主要问题。

1. 建立长距离热流道。热流道（Hot Runner Systems）是在注塑模具中使用的，将融化的塑料粒子注入到模具的型腔中的加热组件系统。施工中，需要使用几个倾斜的竖井来完全穿透11.4公里的热通道，同时在规定的时间范围内建造大量地主静止和滑动轴承。

2. 理顺复杂地形表面下的管道路线。管道沿着这条路穿过河流、丘壑、铁路、高速公路等，并在施工过程中采用高工作负荷和高质量的管道焊接和绝缘界面。

3. 河段钢桁条的分配器。因渭河洪水调查时间长，只有0.5a用于钢铁和管道设计，钢梁桥须具有高承载力。这种承载力是一种系统等级相互作用的功能，因此,为了提高系统级设计和评价,对比例为1/5的钢板梁桥进行了极限承载力测试以及模型解析。

4. 继电站的建设。作为隔板换热器，中间站需要大量大型水泵和大型板式加热器，需要较高的安装精度。由于高度低、钢结构安装件数量大、管道数量多、土壤属性多，施工时间紧迫，加工时间仅为0.5a。此外，还需要整体系统优化和电气自控制的安装，设备必须统一使用。

二、供热隧道土建综合技术

（一）供热隧道主、次固定支架竖向锚杆钻孔

为了解决在狭小空间和空间有限的环境中无法钻孔的问题，开发了一个将下行主轴钻孔为锚的隧道孔。该设备安装简单，包括扬声器、滑轮、钢管、结构钢、u卡、滑轮车、钢丝绳、YYY-28凿子和钻孔。它们易于使用、操作、占用空间不足，并且可以在单个桌面上同时运行多个井眼，从而节省成本和时间并提高工作效率。

（二）河道施工技术

工程的东西岸段是最大的施工难点之一，东河以上130米，管道倒伏11米，dn 1400 r = 2.5d弯头8；西河136米以上，管道倒伏17米，dn 1400 r = 2.5d弯头16 .通过河段直接铺设深、水流大、管道直径大、深度和大部分焊缝，施工难度较大。为了保护流经河底的管线，减少对河道的影响，必须制定逻辑解决方案，以确保管道的整体质量，利用河底建筑物的覆盖层，设计板内管线地布线，优化施工过程。东河流经ca水源剖面的平均宽度50米，深约3米，速度大约0.5米/秒，吞吐量约为0.3米/秒。西巨河的平均宽度约为40米，深2.5米，流速大约0.3米/秒，流量约为0.14 m3/s。修复支流通道，执行反编译，两条线路DN800穿过围栏，然后通过通道坑拆卸和支撑，如下图所示为该通道的施工方案。

（三）电预热

电预热是指管道受热后产生拉伸，提前释放部分膨胀变形，从而降低管道的轴向应力。与风预热、水预热等其他预热形式相比，电预热设备占地小，便于操作，可实现加热稳定、升温过程均匀，预热效果较好，预热成本相对较低。电预热采取分段预热方式，宜以1000m为一段，敷设在郊外允许开槽施工的大口径供热管道多采用敞开式预热安装，对于城市内网多采用覆土电预热敷设方式。覆土电预热施工时，待沟槽开挖完成后，先进行管道焊接、探伤、接口保温和局部回填，一般供热管顶预留1m覆土，电预热设备连接工作钢管，安装温度传感器，开机预热，测量管道伸长量同步记录相关数据，达到目标温度和热伸长量后回填。施工前，供、回水工作钢管末端采用电缆线连接，另一端连接电预热设备，温度传感器安装在管段向内12m处（见下图），注意供、回水工作钢管需提前用盲板密封，如有预留分支处需提前增加连通。如果70℃预热补偿量未达到设计伸长量，则提高预热温度，以5℃为阶梯提高温度，最高温度建议不超过75℃。

（四）关键部位壁厚加强

一般泄水和放气管采用无缝钢管，壁厚比主管道的薄，承压能力弱，工程实际中要注意增加泄水和放气管的壁厚，并加设保护套管。对于重要供热管道支线、河底直埋供热管线、顶管/拉管供热管线或者危险性较大的工程作业供热管线，为保障运行安全性，建议采用加厚2mm的管道。对于输送干线和输配干线设置的弯头、三通等管件的壁厚，应比同规格的主管壁厚2～4mm，利用弯头自然张力进行补偿的多采用曲率半径2.5D、3.0D的成品压制弯头。三通采用成品加强跨越式三通，做好加固，如披肩式加强三通（见下图，根据设计预先定制）。

B——轴向肋板的长度；H——轴向肋板的高度

（五）桁架内大管径供热管道安装

1.安装流程

a .测量钢梁中门之间的精确距离。b .预装配支撑件，根据预装配数据模拟管道管路、管接头端口位置、焊接角度、垫片位置等，以减少施工过程中的调整数，同时减少焊缝数。c .用径向填充垫圈绝缘密封的运输方法。现场绝缘衣架按垂直运输（上部管道）、修理通道上的回绕历史和横向运输（3通）顺序进行。管道和管接头组对。

2.安装旋转段

弯管在圆弧段构造中的位置不是水平的，因此风管平面曲线将转换为空间曲线，即风管在垂直面上旋转。这可能会导致风管管路偏移过大，因为支撑约束不足。弯管放置的行为与直线段类似。

3.安全措施

桁架桥与地面之间的最大距离为23m，在钢桁架桥中，只有4m宽的服务通道，用木板在每个焊缝下固定5m宽的工作台，在其他地方安装案例网格，并系好安全带。此外，还需要一个专门的机械任务方案，因为外地车辆数量较多。

4.样品、温度

所有焊缝在完成管道焊缝后100%检查是否损坏，在完成之后进行防腐检查，接口还需采用镀锌外皮。

结束语

总体而言，长期管道的安全运行是稳定供热的前提条件，长期管道的探索应通过两种方式进行：一方面加强管理，提升组织控制力，同时引进新的检测技术和管理机制，实施有效地监测长期系统的状况；另一方面，要减少较长线路的功耗，但不降低散热量，从而通过更合理的调节实现更高的散热量。

参考文献

[1]丁小敬.集中供热长输热水管道设计施工实例分析[J].中国住宅设施，2019(11):100-102.

[2]石光辉.长输热网架空热水供热管道保温技术[J].煤气与热力，2019,39(11):32-34+43.