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预热原理
 
        管道电预热是通过预热设备提供电能,
将供回保温管道(钢管)作为电阻,通过电缆将钢管与预热设备连接形成回路,将钢管温度加热到设计预热温度。

适用范围

        无补偿预热安装现主要应用于城市热力管网中最高运行温度不超过140℃的高温热保温管道。可满足以下要求:
 
        √ 最大预热管径DN1400mm
        √ 不同口径的保温管线可同时预热
        √ 不连续的管线可同时预热
        √ 替换旧管网中损坏的补偿器
        √ 城市中心不具备敞沟条件的预热安装

主要设备组件

       
        √ 电预热设备
        √ 配套发电机
        √ 负载电缆及主电源电缆

工艺参数


        √ 预热管沟长度1000米
        √ 预热时间24H以内
 
应用领域

        无补偿预热安装现主要应用于城市热力管网中最高运行温度不超过140ºC的高温热保温管道。因为无补偿预热安装采用了提前释放应力的技术,从而在很大程度上减少了固定墩和补偿器的数量,一方面降低了工程的施工安装费用,另一方面由于补偿器使用数量的减少,提高了管网运行的可靠性,从而又降低了管网的运行维护费用。与传统的无补偿预热安装方式相比,电预热安装环保节能,施工便捷,工期短,从而进一步降低了工程投资费用,是目前国际上广泛使用的先进的保温管无补偿预应力安装方式。

工艺概况


        把钢管管线直接作为负载电阻进行管道加热,设备安装简单方便。加热段供回保温管线末端用电缆线短接,始端分别接电源两端。根据管材规格的大小及施工时的环境温度,选用不同容量的电加热设备。1000米管沟预热段即使在冬季施工时加热时间都控制在24小时以内,当然环境温度越高时,预热时间越短。保温时间依据现场施工组织情况,一般上一预热段管线回填时,下一段管线就可开始预热了,两者可以同步进行。这种方法施工简便,因取消了固定支架,用一次性补偿器代替了常规的波纹补偿器,大大降低了管线的材料成本和安装成本,并提高了管网运行的可靠性。

敞槽预热
 
        敞槽预热目前较为主流,从工程成
本、施工难度、地质地形难易程度、管网运行应力安全系数等等,均比其他安装方式有着鲜明的特点:施工简便,施工速度快;预热均匀;预热时间短;可以将管道轴向应力降低到冷安装的一半;取消了大量使用补偿器可以有效提高管网的安全性和使用寿命,如若管网的主材、一次性补偿器等不出现严重质量问题,基本可以实现免维护、零故障率。
 
覆土预热

        覆土预热是针对管网工程中较困难的地理路段而设计的,例如闹市区、不具备敞槽条件的工厂、企业、国道等,这种安装方式相对于敞槽预热增加少量一次性补偿,且验收标准以达到目标温度为准,其特点就是对生活、市容市貌影响较小,路面可以较快恢复,由于电预热的加热较为均匀,所以管线轴向应力可以降低到冷安装的一半,有效的对管网的安全性及使用寿命有更大的提高。

保温管材安装方式的比较

敷设方式
比较项目
有补偿敷设 无补偿敷设
冷安装 预应力安装
管道机械         预拉伸 预热安装
敞沟  预热 一次性补偿器覆土  预热 采用补偿弯管预热
设计原理 弹性分析法或安定性分析法,允许部分管段发生有限量的塑性变形
管网最高运行温度 无限制 一般最高温度140ºC
保温管材结构要求 无特殊要求 外护管、保温层和工作钢管紧密结合的三位一体的预制直埋保温管
管网运行时管道应力水平 无内力和应力 锚固段应力  最大 由于应力提前拉伸释放,运行时锚固段的应力仅为冷安装的一半 由于一定量的热膨胀量提前释放,锚固段的应力仅为 冷安装的一半
温度改变时管道热位移 整个管线都发生 位移 仅过渡段发生位移
施工速度 最慢 最快 较慢
施工难度 由于补偿器和固定墩数量多,土建工程量大,施工复杂,难度最大 最小 采用机械拉伸的方式,需要较大的预应力反力,难度很大 由于补偿器的数量也较多,施工相对复杂
施工费用 最高 最低 相对  较低 相对较低
工程总投资 最高 不定
对管材质量要求 相对较低 最高
管网中固定墩、补偿器的数量 最多 最少
管网防腐防水性能 直埋保温管的补偿器防腐困难,    且易进水 整个管线断点相对较少,补偿器数量又较少,管线的防水防腐易处理
故障率 补偿器易损环且补偿器和固定墩处管道易腐蚀,故障率最高 管网运行时,内应力最大,材料易发生疲劳损坏,大管径管道又容易局部失稳,故障率高 一次性补偿器在预热安装时或管网第一次运行时即与整条管线焊为一体,相当于无补偿安装,故障率也较低
运行维护 补偿器数量多,维护工作量大 维护工作量小 可以实现免维护
适用范围 现多用于高温蒸汽热力管网。对于热保温管网,它是最传统的保温管敷设方式,因其众多缺陷,逐步被其它安装方式取代 一次网的回保温管、小口径一次网供保温管、二次网的供回保温管、低温庭院管网 因施工难度大,现工程上很少使用了 地质条件不好,地形复杂,大口径保温管安装优先采用
应用前景 对于热保温管网的安装,将完全淘汰 应用范围逐步缩小 已被淘汰 目前广泛应用的直埋保温管敷设方式
结论:在实际运用中,对于热保温管网的安装,往往把冷安装和预热安装结合起来使用,以达到最大限度工程经济化的目的。对于高温蒸汽管网才考虑有补偿安装。

几种预热安装方式的比较


预热方式
 
比较项目
水预热 蒸汽预热 风预热 电预热
预热设备 需热水源或热水锅炉加热水 需蒸汽热源 体积和重量大,安装空间大,与管道连接处密封不易处理 体积小,重量轻,与  管道连接简单
操作人员 需专业人员 需专业人员 需专业人员 无需专业人员
管线封闭要求 待预热的管线需构成封闭回路 待预热的管线需构成封闭回路 待预热的管线需构成封闭回路 管线无需构成回路,只是电路上构成简单的回路
阀门 必须具备 必须具备 必须具备
一次性补偿器 需要 需要 需要 可以不需要
加热介质 热水 蒸汽 热风 无(钢管回路仅通   以大电流)
施工难度 施工复杂,且预热后水难排出 施工复杂 施工复杂 施工便捷
工艺效果 受热均匀 受热不均匀 管线始端和末端温度高,受热不均匀 非常均匀
预热时间 水自重大,管线伸长困难,预热时间长,预热一段约在一周以上,故只能采用覆土预热方式,这样又进一步处长了预热时间 时间较长 因设备搬运和安装比较繁锁,因而整个预热周期比较长 时间最短,环境温度-5ºC以上时,预热时间控制在20h以内
对保温管材的影响 温度过高的热蒸汽可能会破坏聚氨酯    保温层
 
能源消耗
 
 
 
因能源转化率高,转化过程无功消耗少,因而预热能源消耗最少
环保性 不环保 不环保 不环保 环保
预热费用 很高 很高 很高 相对较低
 
应用前景
 
已被淘汰
 
已被淘汰
 
已被淘汰
电预热是国际最先进并广泛应用的预热  方式