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預熱原理
 
        管道電預熱是通過預熱設備提供電能,
將供回保溫管道(鋼管)作為電阻,通過電纜將鋼管與預熱設備連接形成回路,將鋼管溫度加熱到設計預熱溫度。

適用范圍

        無補償預熱安裝現主要應用于城市熱力管網中最高運行溫度不超過140℃的高溫熱保溫管道。可滿足以下要求:
 
        √ 最大預熱管徑DN1400mm
        √ 不同口徑的保溫管線可同時預熱
        √ 不連續的管線可同時預熱
        √ 替換舊管網中損壞的補償器
        √ 城市中心不具備敞溝條件的預熱安裝

主要設備組件

       
        √ 電預熱設備
        √ 配套發電機
        √ 負載電纜及主電源電纜

工藝參數


        √ 預熱管溝長度1000米
        √ 預熱時間24H以內
 
應用領域

        無補償預熱安裝現主要應用于城市熱力管網中最高運行溫度不超過140ºC的高溫熱保溫管道。因為無補償預熱安裝采用了提前釋放應力的技術,從而在很大程度上減少了固定墩和補償器的數量,一方面降低了工程的施工安裝費用,另一方面由于補償器使用數量的減少,提高了管網運行的可靠性,從而又降低了管網的運行維護費用。與傳統的無補償預熱安裝方式相比,電預熱安裝環保節能,施工便捷,工期短,從而進一步降低了工程投資費用,是目前國際上廣泛使用的先進的保溫管無補償預應力安裝方式。

工藝概況


        把鋼管管線直接作為負載電阻進行管道加熱,設備安裝簡單方便。加熱段供回保溫管線末端用電纜線短接,始端分別接電源兩端。根據管材規格的大小及施工時的環境溫度,選用不同容量的電加熱設備。1000米管溝預熱段即使在冬季施工時加熱時間都控制在24小時以內,當然環境溫度越高時,預熱時間越短。保溫時間依據現場施工組織情況,一般上一預熱段管線回填時,下一段管線就可開始預熱了,兩者可以同步進行。這種方法施工簡便,因取消了固定支架,用一次性補償器代替了常規的波紋補償器,大大降低了管線的材料成本和安裝成本,并提高了管網運行的可靠性。

敞槽預熱
 
        敞槽預熱目前較為主流,從工程成
本、施工難度、地質地形難易程度、管網運行應力安全系數等等,均比其他安裝方式有著鮮明的特點:施工簡便,施工速度快;預熱均勻;預熱時間短;可以將管道軸向應力降低到冷安裝的一半;取消了大量使用補償器可以有效提高管網的安全性和使用壽命,如若管網的主材、一次性補償器等不出現嚴重質量問題,基本可以實現免維護、零故障率。
 
覆土預熱

        覆土預熱是針對管網工程中較困難的地理路段而設計的,例如鬧市區、不具備敞槽條件的工廠、企業、國道等,這種安裝方式相對于敞槽預熱增加少量一次性補償,且驗收標準以達到目標溫度為準,其特點就是對生活、市容市貌影響較小,路面可以較快恢復,由于電預熱的加熱較為均勻,所以管線軸向應力可以降低到冷安裝的一半,有效的對管網的安全性及使用壽命有更大的提高。

保溫管材安裝方式的比較

敷設方式
比較項目
有補償敷設 無補償敷設
冷安裝 預應力安裝
管道機械         預拉伸 預熱安裝
敞溝  預熱 一次性補償器覆土  預熱 采用補償彎管預熱
設計原理 彈性分析法或安定性分析法,允許部分管段發生有限量的塑性變形
管網最高運行溫度 無限制 一般最高溫度140ºC
保溫管材結構要求 無特殊要求 外護管、保溫層和工作鋼管緊密結合的三位一體的預制直埋保溫管
管網運行時管道應力水平 無內力和應力 錨固段應力  最大 由于應力提前拉伸釋放,運行時錨固段的應力僅為冷安裝的一半 由于一定量的熱膨脹量提前釋放,錨固段的應力僅為 冷安裝的一半
溫度改變時管道熱位移 整個管線都發生 位移 僅過渡段發生位移
施工速度 最慢 最快 較慢
施工難度 由于補償器和固定墩數量多,土建工程量大,施工復雜,難度最大 最小 采用機械拉伸的方式,需要較大的預應力反力,難度很大 由于補償器的數量也較多,施工相對復雜
施工費用 最高 最低 相對  較低 相對較低
工程總投資 最高 不定
對管材質量要求 相對較低 最高
管網中固定墩、補償器的數量 最多 最少
管網防腐防水性能 直埋保溫管的補償器防腐困難,    且易進水 整個管線斷點相對較少,補償器數量又較少,管線的防水防腐易處理
故障率 補償器易損環且補償器和固定墩處管道易腐蝕,故障率最高 管網運行時,內應力最大,材料易發生疲勞損壞,大管徑管道又容易局部失穩,故障率高 一次性補償器在預熱安裝時或管網第一次運行時即與整條管線焊為一體,相當于無補償安裝,故障率也較低
運行維護 補償器數量多,維護工作量大 維護工作量小 可以實現免維護
適用范圍 現多用于高溫蒸汽熱力管網。對于熱保溫管網,它是最傳統的保溫管敷設方式,因其眾多缺陷,逐步被其它安裝方式取代 一次網的回保溫管、小口徑一次網供保溫管、二次網的供回保溫管、低溫庭院管網 因施工難度大,現工程上很少使用了 地質條件不好,地形復雜,大口徑保溫管安裝優先采用
應用前景 對于熱保溫管網的安裝,將完全淘汰 應用范圍逐步縮小 已被淘汰 目前廣泛應用的直埋保溫管敷設方式
結論:在實際運用中,對于熱保溫管網的安裝,往往把冷安裝和預熱安裝結合起來使用,以達到最大限度工程經濟化的目的。對于高溫蒸汽管網才考慮有補償安裝。

幾種預熱安裝方式的比較


預熱方式
 
比較項目
水預熱 蒸汽預熱 風預熱 電預熱
預熱設備 需熱水源或熱水鍋爐加熱水 需蒸汽熱源 體積和重量大,安裝空間大,與管道連接處密封不易處理 體積小,重量輕,與  管道連接簡單
操作人員 需專業人員 需專業人員 需專業人員 無需專業人員
管線封閉要求 待預熱的管線需構成封閉回路 待預熱的管線需構成封閉回路 待預熱的管線需構成封閉回路 管線無需構成回路,只是電路上構成簡單的回路
閥門 必須具備 必須具備 必須具備
一次性補償器 需要 需要 需要 可以不需要
加熱介質 熱水 蒸汽 熱風 無(鋼管回路僅通   以大電流)
施工難度 施工復雜,且預熱后水難排出 施工復雜 施工復雜 施工便捷
工藝效果 受熱均勻 受熱不均勻 管線始端和末端溫度高,受熱不均勻 非常均勻
預熱時間 水自重大,管線伸長困難,預熱時間長,預熱一段約在一周以上,故只能采用覆土預熱方式,這樣又進一步處長了預熱時間 時間較長 因設備搬運和安裝比較繁鎖,因而整個預熱周期比較長 時間最短,環境溫度-5ºC以上時,預熱時間控制在20h以內
對保溫管材的影響 溫度過高的熱蒸汽可能會破壞聚氨酯    保溫層
 
能源消耗
 
 
 
因能源轉化率高,轉化過程無功消耗少,因而預熱能源消耗最少
環保性 不環保 不環保 不環保 環保
預熱費用 很高 很高 很高 相對較低
 
應用前景
 
已被淘汰
 
已被淘汰
 
已被淘汰
電預熱是國際最先進并廣泛應用的預熱  方式

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