热门 导航
首页 > 热门 > 正文

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术

2019-04-03 来源:互联网 编辑:小美 阅读人数:544

1.概述

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图1)

为满足焦作多氟多化工股份有限公司生产用汽需求,博爱县寰慧节能热力有限公司规划建设两条蒸汽管道(同沟敷设)蒸汽管道由焦作市龙源热电厂引出,敷设至多氟多化工股份有限公司,距离为1 125 m,工作管公称直径分别为300、250 mm。DN 300 mm蒸汽管道设计压力为4.0 MPa,设计温度为350 ℃。DN 250 mm蒸汽管道设计压力为1.6 MPa,设计温度为350 ℃。均采用钢套钢内滑动的保温结构。根据现场实际需要,蒸汽管道沿途需穿越焦作大沙河,穿越位置河道宽约300 m,河床设计高程为155.1 m,西岸河堤高程为160.7 m,东岸河堤高程为159.2 m。本文对直埋穿越河流蒸汽管道的布置、管顶覆土深度、工作管壁厚计算、补偿器井设计、管道抗浮措施等关键技术进行探讨。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图2)

2.关键技术

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图3)

2.1.管道布置

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图4)

根据当地河道部门的要求,为不影响河道的行洪能力和河道沿线景观,过河管道采用河底直埋穿越。对于蒸汽管道补偿器的选择,我们考虑了自然补偿(方形补偿器)套筒补偿器、波纹管补偿器、旋转补偿器。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图5)

方形补偿器利用弯曲管段补偿热伸长,与套筒补偿器、波纹管补偿器相比,方形补偿器的安全性和密封性较好,但焊口多、占地大、设置数量比较多,不适用于直埋穿越河流工程[1]套筒补偿器轻巧、安全性高、造价低、寿命长,对埋设环境氯离子含量无要求,但其盲板力大,容易泄漏,检修频繁,不适合在河底直埋安装。由于单个波纹管补偿器的补偿量有限,需分段设置,增加了泄漏危险,也不适合在河底直埋安装。旋转补偿器补偿量大,不会产生由介质压力引起的盲板力,有利于提高直埋敷设蒸汽管道运行的安全性,但需要安装在较大的补偿器井内,工程造价比较高。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图6)

为确保河底直埋敷设蒸汽管道的安全运行,经综合评估,最终选取旋转补偿器。采用旋转补偿器的直埋敷设蒸汽管道的布置见图1,图中数值单位为m。两根蒸汽管道同沟敷设,河底直埋敷设长度约300 m,直埋管段中间设置固定支座,河堤两侧设置补偿器井,每座补偿器井设置两对旋转补偿器。河道施工期间选定为枯水期,河道水流量较小。考虑到定向钻穿越、顶管穿越的施工期较长,施工成本高,最终决定采用开挖施工方式。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图7)

图1采用旋转补偿器的直埋敷设蒸汽管道的布置

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图8)

2.2.管顶覆土深度

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图9)

CJJ 34—2010《城镇供热管网设计规范》的第8.2.13条第4款规定,河底敷设供热管道必须远离浅滩、锚地,并应选择在较深的稳定河段,埋设深度应按不妨碍河道整治和保证管道安全的原则确定。对于1~5级航道河流,管道(管沟)的覆土深度应在航道底设计高程2 m以下;对于其他河流,管道(管沟)的覆土深度应在稳定河床1 m以下。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图10)

大沙河属于CJJ 34—2010规定的其他河流,管顶覆土深度应以在稳定河床1 m以下为基本前提。在确定该工程河底直埋敷设蒸汽管道设计管顶覆土深度时,在基于大沙河最不利河床高程的前提下,考虑水流冲刷深度的影响以及0.5 m的安全裕量。由于水流与堤岸平行,采用GB 50286—2013《堤防工程设计规范》附录D中第D.2.2条的冲刷深度hs计算式:

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图11)

将已知参数代入式(1)(2)可计算得到冲刷深度hs为4.31 m。大沙河河床最不利高程为153.81 m,并考虑0.5 m的安全裕量,可得到直埋蒸汽管道管顶高程为149.0 m。由大沙河河床设计高程155.1 m,可计算得到直埋蒸汽管道设计管顶埋深为6.1 m。由以上方法确定的管顶埋深,可满足CJJ 34—2010对其他河流管顶覆土深度应在稳定河床1 m以下的基本要求。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图12)

2.3.工作管壁厚计算

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图13)

直埋蒸汽管道工作管钢材通常选取Q235B、20号钢,该工程蒸汽管道设计温度为350 ℃,Q235B、20号钢对应的许用应力分别为77、92 MPa。钢材许用应力越大,钢材抗拉强度和抗变形能力越强,在相同设计条件下,管子壁厚相应减小。综合考虑工作管性能及经济性,直埋蒸汽管道工作管管材选取20号钢。DN 300、250 mm工作管设计压力分别为4.0、1.6 MPa,工作管外直径分别为325、273 mm。将已知参数代入式(3)~(5)可计算得到DN 300、250 mm工作管的计算壁厚(经向上圆整)分别为11、7 mm。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图14)

2.4.补偿器井设计

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图15)

补偿器井设置在两岸河堤外侧,每座补偿器井内安装两对旋转补偿器,且两种规格蒸汽管道外护钢管的规格也达到DN 720、630 mm。为满足蒸汽管道、旋转补偿器以及阀门、计量装置的布置要求,补偿器井深度达到近10 m,长度、宽度均达到6 m。为确保检修人员的人身安全,井室采用两层设计,在中间位置设置承重平台,作为检修人员上下井室的过渡及检修平台。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图16)

由于过河段直埋蒸汽管道埋深较深,成为局部的最低点,积水(由压力试验、暖管形成)排放、凝结水疏水成为值得注意的问题。为解决这一问题,将直埋敷设蒸汽管道由西岸至东岸按一定坡度进行安装,使东岸补偿器井底部的蒸汽管道成为低点,并设置疏水装置(见图1)通过疏水管道将积水、凝结水引至独立的疏水井(设置在东岸补偿器井旁)可避免凝结水对补偿器井内阀门、计量装置的影响以及烫伤检修人员。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图17)

2.5.管道抗浮措施

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图18)

在河底直埋敷设设计中,蒸汽管道抗浮措施也是必须考虑的关键技术内容。该工程采取在蒸汽管道上方放置钢筋混凝土压板的抗浮措施。钢筋混凝土压板安装方式及尺寸见图2,图中数值单位为mm。混凝土为C30级,抗渗等级为S6。每块钢筋混凝土压板长(沿管道敷设方向)1 m,每隔5 m设置一块,钢筋混凝土压板设置完成后,进行管沟回填。

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图19)

图2钢筋混凝土压板安装方式及尺寸

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图20)

参考文献:

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图21)

1]程建坤,李秋鹏. 钢套钢蒸汽管道直埋过河的设计[J]. 煤气与热力,2010,30(9)A01-A03.

蒸汽管道直埋穿越河流关键技术(图22)

相关新闻:

上一篇
乌苏,很美!,关于乌苏天气预报的介绍
下一篇
精神的独立,最珍贵
热点推荐