浅谈长输管网保温厚度计算技术

张伟

摘要：本文针对当前城市供热长输管网的热损失是否低于国家所规定的标准，提出长输管网直埋管道保温厚度计算方案，既可保障电厂的热量输送效果，又可影响工程的整体经济性。

关键词：长输管网 保温厚度 保温计算

1 概况

某电厂长距离供热改造项目热网首站及供热管网工程长输供热管网，管道总长度约72km，其中，包括电厂热网首站1座，沿途2座中继泵站，主管网末端1座隔压站。伊敏电厂设立供热首站以高温热水输出，在供热区域附近设置传热不传压的隔压换热站，高温热水经隔压换热站交换热量后引出热力管线以温度稍低一些的高温水送至用户热力站，实现向海拉尔区供热区域供热。

2 保温计算

2.1技术标准

产品应符合《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》GB/T29047-2012的标准。

主要技术性能应满足下述指标如下：

平均工作温度下的导热系数值不得大于0.12w/(mk)。

密度不应小于60kg/m³。

除软质、散状材料外，硬质预制成型制品的抗压强度不应小于0.3Mpa，半硬质的保温材料压缩10%时的抗压强度不应小于0.2Mpa。

2.2 保温计算

本工程保温计算采用控制外表面温度方法，确保外表面温度不影响周围环境，热损失低于国家规定热损失。

2.2.1保温计算依据

保温计算依据《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ／T81—2013第3.2节“保温计算”进行。直埋保温管的保温厚度应符合下述规定：①保温层外表面温度应小于50℃，②直埋保温管周围设施或环境条件对温度有要求时，应对温度场进行验算。

管道热损失计算方法如下：

其中，q_s为供水管单位长度热损失，W/m；q_r为回水管单位长度热损失，W/m；t_s为计算供水温度，℃；t_r为计算回水温度，℃；t_g为管道中心线自然地温，℃；R_g 为土壤热阻，(m·K)/W；R_t为保温材料热阻,(m·K)/W；R_h为附加热阻,(m·K)/W。

其中，λ_g为土壤导热系数，W/(m·K)，应取实测数据，估算时湿土可取1.5W/(m·K)～2W/(m·K)，干砂可取1W/(m·K)；λ_t为保温材料在运行温度下的导热系数，W/(m·K)；H_l为管道当量覆土深度，m；D_w为保温层外径，m；D_o为工作管外径，m；b为供回水管中心线距离，m。

校核供水管保温层外表面温度：t_ws = t_s - q_s×R_t

校核回水管保温层外表面温度：t_wr = t_r - q_r×R_t

2.2.2计算基础数据

考虑将来管网扩容和近期回水温度高的因素，计算供水温度ts=130℃，计算回水温度tr=45℃，工作管外径Do=1.22m。本次工程热网循环水管道中心线覆土深度Dw=2.27m（管顶覆土1.5m），供回水管中心线距离b1=1.80m。

2.2.3计算分析

依据以上直埋管道保温计算方式及基础数据，不同保温厚度下DN1200供回水管道单位长度热损失和保温层外表面温度如下表所示。

130/45℃

	供水管道（DN1200）		回水管道（DN1200）
保温厚度 （mm）	单位长度 热损失(W/m)	保温层 外表面温度(℃)	单位长度 热损失(W/m)	保温层 外表面温度(℃)
0	667.22	130.00	-32.51	45.00
10	450.09	94.70	-3.02	45.92
20	348.09	75.84	5.18	41.81
30	286.70	63.62	7.96	37.58
40	245.09	54.93	8.85	33.91
50	214.79	48.39	8.99	30.82
60	191.66	43.28	8.80	28.23
70	173.37	39.17	8.47	26.03
80	158.53	35.78	8.09	24.14
90	146.23	32.94	7.69	22.52
100	135.86	30.53	7.31	21.11
110	127.00	28.45	6.94	19.87

为保证长输供热管道保温质量，根据上表数据，DN1200供水管保温层选用厚度100mm，DN1200回水管保温层选用厚度40mm。

温降见下表：

供水管道流量（t/h）	供水管道温降（℃）	泵站、阀门等散热（℃）	总温降（℃）
9875，即100%流量	0.85	1.5	2.35
7886，即800%流量	1.06	1.5	2.56
5914，即60%流量	1.42	1.5	2.92

根据本工程按3℃最不利温损考虑，即电厂的供水温度为130℃，到长输管网末端供水温度为127℃。

3 保温厚度测算

1）长输管道散热损失

结合本工程特点，供水管道对于供热效果影响较大，因此仅计算供水管道热损失。按上述保温结构，供水管道管道热损失不超过136 w/m，管道输送热损失约1%。

2）供热介质沿途温降

按输送水量5914t/h，考虑支架散热损失系数1.2，供水管道长度72km计算，供水管道温降1.42℃，考虑到泵站、阀门散热等因素，供水管道温降小于3℃。本工程按3℃考虑，即电厂的供水温度为130℃，到市区供热管网的供水温度为127℃。

4 结论

经计算，本工程在供回水温度为130/45℃下，供水管道和回水管道温度较低热损失较小，对于供热效果影响较小，散热损失占供热量的1%，满足国家规定的热损失。在流量为9875t/h下温降为2.35℃，在流量为7886t/h下温降为2.56℃，在流量为5914t/h下温降为2.92℃，本工程按3℃最不利温损考虑。