蒸汽保溫管中輸水節(jié)應(yīng)用

城市集中供熱是現(xiàn)代化城市的市政基礎(chǔ)設(shè)施之一，蒸汽保溫管以其施工速度快、占地面積小、熱損低、使用壽命長以及利于市容美化等多項優(yōu)點現(xiàn)已成為城市集中供熱管網(wǎng)中普遍采用的敷設(shè)方式。預(yù)制直埋蒸汽管道因其結(jié)構(gòu)和所輸送介質(zhì)的特點，造成管道系統(tǒng)中必然存在凝結(jié)水。而且由于蒸汽管網(wǎng)運行負荷不穩(wěn)定，甚至經(jīng)常會有零負荷狀態(tài)，在這一時間段內(nèi)管網(wǎng)的凝結(jié)水很多，如果凝結(jié)水不能及時順利的排出，將嚴重影響管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，極易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，嚴重時會對管網(wǎng)造成破壞。因此，合理設(shè)計疏水系統(tǒng)是管網(wǎng)安全運行的重要保證之一。疏水系統(tǒng)作為蒸汽管網(wǎng)中重要的節(jié)點，主要用于排放工作管中的凝結(jié)水，在蒸汽管網(wǎng)中有著極其重要的作用。完整的疏水系統(tǒng)包括主管道上的疏水裝置、疏水管路、疏水閥門系統(tǒng)。本文重點以鋼套鋼外滑動結(jié)構(gòu)的疏水系統(tǒng)作為重點，介紹一下直埋蒸汽管道中疏水系統(tǒng)的機構(gòu)和布局。

1 蒸汽保溫管合理選擇疏水點

疏水系統(tǒng)的布置方式是否合理，是疏水系統(tǒng)能否達到排除凝結(jié)水目的的關(guān)鍵，在設(shè)計疏水系統(tǒng)時首先要選好疏水點。疏水點的布置應(yīng)考慮以下幾點：①沿管網(wǎng)蒸汽流向并根據(jù)管網(wǎng)路由和高程將管網(wǎng)做成有坡度設(shè)計，順流在低點集水。②在地下障礙多，管道敷設(shè)成縱向起伏的管段，采用多點疏水；當逆流疏水時，盡量加大管道破度。③在有彎頭的上返點之前應(yīng)設(shè)置疏水系統(tǒng)。④根據(jù)工作鋼管規(guī)格和蒸汽介質(zhì)參數(shù)的不同，每隔200-300米設(shè)置一套疏水系統(tǒng)。

2 蒸汽保溫管疏水裝置

疏水裝置是疏水系統(tǒng)中重要的組成部分，它是在工作管中收集凝結(jié)水，并將凝結(jié)水排出工作管的裝置?，F(xiàn)階段國內(nèi)在蒸汽管網(wǎng)中所采用的疏水裝置大致分為上疏水、側(cè)疏水兩種。疏水裝置是預(yù)制直埋蒸汽管道中比較薄弱的部件，所以在管網(wǎng)布置時應(yīng)充分考慮裝置的運行穩(wěn)定性問題。工程中無論采用哪種方式，都應(yīng)盡可能將疏水裝置安裝在固定墩附近，以減少疏水裝置的位移，降低疏水裝置因位移發(fā)生損壞的可能。如果疏水裝置必須安裝在管道位移較大的位置，應(yīng)加大疏水管外套管和集水罐外套管的外徑尺寸，給疏水裝置的位移留出充足的活動空間，防止因工作管位移過大造成擠壓保溫材料的情況發(fā)生。

2.1 蒸汽保溫管上疏水

所謂上疏水就是將管道中的凝結(jié)水通過插入工作鋼管中的疏水管，將集水罐中的凝結(jié)水利用管道中的背壓，將凝結(jié)水從管道上方排出的疏水裝置。其結(jié)構(gòu)見圖1

此種結(jié)構(gòu)在施工過程中安裝方便，在生產(chǎn)廠家內(nèi)做成管件，現(xiàn)場可直接安裝。而且因為疏水管的引出點在管道上方，所以疏水管的焊接安裝操作更加方便。因其靠近地面，疏水井可設(shè)置相對較淺，十分便于今后維護操作，也減少了土建施工工作量，降低了工程成本。此疏水裝置因疏水管直接穿過工作管，對蒸汽的流動產(chǎn)生了一定的阻力，運行時因氣流沖擊疏水管會產(chǎn)生震動，對管線的運行有一定的影響，但通過使用情況看，此種影響不大，經(jīng)過10余年的運行管線運行情況良好。上疏水的大缺點就是在管線中沒有背壓時起不到排水作用，在管線進行水壓試驗或停汽后管道中會有少量存水，管線下次啟動時如果操作不當容易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。所以在管線啟動時升壓要更加緩慢，利用背壓將管中的水排凈后再升壓，避免水擊產(chǎn)生。水壓試驗排水問題可在施工過程中疏水裝置暫不安裝，用一段放水裸管代替，水壓試驗完成后從裸管處將水放凈，之后將裸管割下安裝疏水裝置，焊縫檢測比普通焊口高一個等級。

2.2蒸汽保溫管側(cè)疏水

側(cè)疏水也是當前經(jīng)常使用的一種疏水方式，其將疏水管從工作管底部的集水罐的側(cè)面引出，側(cè)疏水結(jié)構(gòu)如圖2。此種結(jié)構(gòu)可在管道無背壓時凝結(jié)水照常排放，故在進行水壓試驗和停止運行后可將管道內(nèi)的水排凈，有利于管道的啟動操作，減少了水擊的發(fā)生。其疏水管在管道底部，所以在施工時需開挖較深的操作坑，對疏水管的安裝操作不便，且疏水井需設(shè)置較深，增加了土建施工量也不利于以后的維護操作。由于疏水井在整體管道的下部，特別當管埋設(shè)較深時排到疏水井內(nèi)的凝結(jié)水不易排除，不如上疏水因埋設(shè)淺可將凝結(jié)水直接引到附近的下水道，所以下疏水有時要在疏水井中設(shè)排水裝置，由專門人員定期抽水。側(cè)疏水系統(tǒng)如果將疏水井靠近地表設(shè)置，可以利用疏水管路上的彎頭上返至地表，但此種方式犧牲了側(cè)疏水可以排水將凝結(jié)水排凈的優(yōu)點。

3 蒸汽保溫管疏水器（疏水閥）

疏水器的作用是自動、迅速地排出管道中的凝結(jié)水，并能阻止蒸汽逸漏。在排出凝結(jié)水的同時，排除管線中殘留的空氣和其他非凝性氣體。

選擇的疏水器應(yīng)具如下性能：排凝結(jié)水量大，漏蒸汽量?。荒芘懦隹諝?；能承受一定的背壓，對凝結(jié)水流量、壓力和溫度的適應(yīng)性廣，并可在凝結(jié)水流量、壓力和溫度等波動的較大范圍內(nèi)工作而不需要經(jīng)常進行人工調(diào)節(jié)；體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、運行可靠、維修方便等。

現(xiàn)在國內(nèi)蒸汽保溫管系統(tǒng)中所選用的疏水器主要是熱動力型疏水器。熱動力型疏水器靠流體動力學原理來自動啟閉凝水排孔，其結(jié)構(gòu)原理見圖3。當冷凝水流入a孔時，靠凝結(jié)水壓力頂開閥片，水經(jīng)過環(huán)形槽b，從向下開的小孔排出。在此流動過程中，由于凝結(jié)水的比容不變，空氣和凝結(jié)水通暢，閥片常開，連續(xù)排出。當蒸汽進入時，頂開閥片，蒸汽在閥片下面的a孔經(jīng)b槽流向出口。在出口孔口處的較低壓力作用下，蒸汽比容隨壓降急劇增大，閥片下面的蒸汽流速激增，使閥片下面的靜壓下降。與此同時，蒸汽被迫從閥片與閥蓋之間的縫隙沖入閥片上部的控制室，在室內(nèi)建立起足夠高的壓力，迅速將閥片向下關(guān)閉阻汽。

因熱動力型疏水器在閥片關(guān)閉后可以起到密封的作用，可以防止排出的凝結(jié)水倒灌回工作管，所以在熱動力型疏水器的后面不在需要安裝止回閥。

4 蒸汽保溫管疏水管路及疏水井的布置

疏水管路是連接疏水裝置和疏水閥門的管線，因通過疏水管的熱水溫度也較高，所以應(yīng)考慮疏水管路的熱補償問題。在疏水管路中應(yīng)設(shè)補償彎頭，用作自然補償，彎頭的布置應(yīng)經(jīng)過必要的計算，應(yīng)力應(yīng)合理，防止疏水管因熱膨脹造成應(yīng)力破壞，影響管線正常運行。疏水井中安裝疏水閥門和疏水器，疏水井布置簡圖見圖4。啟動疏水管路在管線系統(tǒng)啟動和停止運行時開啟，當管線運行狀態(tài)穩(wěn)定時將其關(guān)閉，打開日常疏水管路的閥門，利用疏水器自動排水。疏水井應(yīng)分為兩個井室布置，便于在管線運行時操作人員工作，使工作人員工作時免受排出的熱水影響。布置在疏水井內(nèi)的所有部件可以在工廠內(nèi)加預(yù)制工成組件，方便現(xiàn)場安裝。疏水組件應(yīng)在管線吹掃完成之后再安裝，防止吹掃時管道中的贓物在閥門處堆積，造成閥門阻塞，影響管線正常運行。

5 蒸汽保溫管運行

在管線正常運行前暖管時，如果管道中還有較多的水，可用空氣壓縮泵將蒸汽管道內(nèi)的水大部分壓出，在暖管時一定要注意蒸汽壓力緩慢升壓，按疏水系統(tǒng)的前后順序靠整體的壓力逐步將管內(nèi)的少量殘留水和暖管時產(chǎn)生的凝結(jié)水通過啟動疏水管路系統(tǒng)排出，待水基本排凈后才能升壓。管線運行期間要有專人對疏水系統(tǒng)進行管理，經(jīng)常檢查疏水的動作情況，以防疏水系統(tǒng)失靈影響管線的運行。

綜上所述，保證蒸汽保溫管疏水系統(tǒng)的正常運行，合理的設(shè)計是基礎(chǔ)，規(guī)范的安裝是關(guān)鍵，嚴格的管理是保障，只有這樣才能保證蒸汽管線持久安全的運行。