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PERT-II型预制直埋保温管在城镇供热工程中的应用

2021-12-10 11:20:16 admin

高密度聚乙烯外护管聚氨酯发泡预制直埋保温复合塑料(简称PERT-II型预制直埋保温管),由高密度聚乙烯外护管、聚氨酯泡沫塑料保温层和工作管紧密结合而成。


a、外护管:PERT—II型预制直埋管外层采用高密度聚乙烯外护管;


b、保温层:采用硬质聚氨酯泡沫塑料。保温层材料为密度60kg/m3的硬质聚氨酯泡沫,充分添满PERT—II型管与套管之间的间隙,并具有一定的粘接强度,使耐热聚乙烯(PERT—II)管材、外护管及保温层三者之间形成一个牢固的整体。聚氨酯直埋保温管泡沫具有良好的机械性能和绝热性能,通常情况下可耐温120℃通过改性或与其它隔热材料组合可耐温180℃。


c、工作管:PERT-II型预制直埋保温管采用耐热聚乙烯(PERT-II)管。



PERT-II型预制直埋保温管又称“PERT-II保温复合塑料管”,是由高密度聚乙烯外保护层、聚氨酯硬质泡沫塑管和耐热聚乙烯(PERT-II)管材组成。PERT-II预制直埋保温管具有优良的性能被用于城镇集中供热二次管网管道系统,其外保护层、保温层、工作管三部分,外保护层材料为高密度聚乙烯;保温层采用硬质聚氨酯泡沫塑料;PE-RT II工作管采用II型耐热聚乙烯(PE-RT II)专用管道原料 耐低、高温达-40至110°C,PE-RT II工作管能长期输送95°以下热水且具有耐腐蚀、使用寿命长达50年、保温效果好,分子连接安全客户、施工方便等特点。自2011年起在我国北方的天津、山东、河南、吉林、河北、内蒙古等几十个城市小区热力管网改造工程、新建工程的试用,试点案例非常成功的,符合国家“十.三五”规划“新材料、新能源”现已广泛被推广 ,于2015年11月23日发布了CJ/T480-2015《PERT-II预制直埋保温管》国家标准 。



PERT国标制定时参考了ISO的《冷热水用耐热聚乙烯(PERT)管道系统》等国际标准和奥地利国家标准的相关部分,并考虑了国内的生产实际情况和技术能力,因此具有一定的先进性。新标准的实施,对于行业的质量要求和健康发展有积极作用。



近年来,我国PERT管道在建筑内冷热水管道领域的应用发展很快,原材料也有了进一步的发展。2002年,行业标准《冷热水用耐热聚乙烯(PERT)管道系统》发布,但是由于当时行业标准参照的是德国标准《耐热聚乙烯(PERT)管道——一般质量要求》和《耐热聚乙烯(PERT)管道——尺寸》,这两个标准都是基于I型PERT材料的性能指标编制的。随着材料的发展,II型PERT材料的性能指标已经远远高于第一代材料,国际标准ISO22391《冷热水用耐热聚乙烯(PERT)管道系统》也已经完成修订更新,增加了II型PERT管道的要求。



保温复合塑料管按工作管所用材料可分为:


a) PPR保温复合塑料管,代号为PUPPR;


b) PVC-C 保温复合塑料管,代号为PUPVC;


c) PERT-II保温复合塑料管,代号为PUPE;


d) PB保温复合塑料管,代号为PUPB。



1.保温性能好,热损失仅为传统保温管材的25%,长期运行可节约大量能源,显著降低能源成本。

2.具有很强的防水和耐腐蚀能力,无需敷设管沟,可直接埋入地下或水中,施工简便快捷,综合造价低。

3.在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性能,可直接埋入冻土层。

4.使用寿命可达30年以上,正确的安装和使用管网维修费用极低。

外护管材料应符合GB/T29047的规定。


保层材料应采用聚氨酯硬质泡沫塑料,其性能应符合GB/T29047的规定。


工作管:


PPR工作管原材料应符合GB/T18742.1的规定。


PVCC工作管原材料应符合GB/T18993.1的规定。


PERT-II工作管原材料应符合GB/T28799.1的规定。


PB工作管原材料应符合GB/T19473.1的规定。



1.卫生性能


生活热水输送用管材的卫生性能应符合GB/T17219的规定。


2.保温复合塑料管


a.外观:保温复合管外观应清洁,可视面不应有影响其性能的沟槽、裂纹、凹陷、杂质、颜色不均等缺陷。


b.管端垂直度:保温复合塑料管管端的外护管宜与聚氨酯泡沫塑料保温层齐平,且应与工作管的轴线垂直,角度误差应小平2.5°。


c.挤压变形及划痕:保温层受挤压变形时,径向变形量不应大于设计保温层厚度的15%。外护管划痕深度不应大于外护管最小壁厚的10%,且应不大于1mm。


d.管端预留段长度及偏差:工作管两端留出的无保温预留段长度应满足保温复合塑料管连接的要求,两端预留长度之差应不大于20mm。


e.管端泡沫脱层:保温层应与工作管及外护管紧密粘接,管段泡沫脱层径向尺寸应不大于2mm,沿轴向的深度不应超过70mm,环向累计长度不应大于圆周长的1/3。


3.外护管表面温度


在运行工况下外护管表面的温度应小于50℃。


4.外护管外径增大率


保温复合塑料管发泡前后,外护管任一位置同一截面的外径增大率应不大于2%。


5.最大轴线偏心距


当外护管外径不大于160mm时,轴线偏心距应不大于3.0mm;当外护管外径大于160mm时,轴线偏心距应不大于4.5mm。


6.轴向剪切强度


在23℃条件下,保温复合塑料管的轴向剪切强度应不于0.09MPa。


7.环刚度


保温复合塑料环刚度应不小于4KN/㎡。


8.抗冲击性


在-20°条件下,用3.0kg的落锤从2m高处落下对外护管进行冲击,外护管不应有可见裂纹。


9.柔韧性


适用于外护管公称外径不大于50mm的PUPE、PUPB保温复合塑料管。当外护管最小弯曲半径不大于外护管公称外径的30倍时,保温层与外护管不应破裂,外护管的不圆度应不大于30%,与外护管连接部位的保温层裂纹宽度应不大于5mm。


10.蠕变性能


蠕变比率应不于5。


聚氨酯保温直埋管的优点


1.降低工程造价。据有关部门测算,双管制供热管道,一般情况下可以降低工程造价的25%(采用玻璃钢做保护层)和10%(采用高密度聚乙烯做保护层)左右。


2.热损耗低,节约能源。由于直埋管采用聚氨酯硬质泡沫塑料进行保温,其导热系数为:λ=0.013—0.03kcal/m·h·oC,比其他过去常用的管道保温材料低得多,保温效果提高4~9倍。再有其吸水率很低,约为0.2kg/m2。吸水率低的原因是由于聚氨酯泡沫的闭孔率高达92%左右。低导热系数和低吸水率,加上保温层和外面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃钢保护壳,改变了传统地沟敷设供热管道“穿湿棉袄”的状况,大大减少了供热管道的整体热损耗,热网热损失为2%,小于国际10%的标准要求。


3.防腐,绝缘性能好,使用寿命长。直埋保温管由于聚氨酯硬质泡沫保温层紧密地粘结工作管,隔绝了空气和水的渗入,能起到良好的防腐作用。同时它的发泡孔都是闭合的,吸水性很小。高密度聚乙烯外壳、玻璃钢外壳均具有良好的防腐、绝缘和机械性能。因此,工作管很难受到外界空气和水的侵蚀。只要管道内部水质处理好,据国外资料介绍,聚氨酯保温管道的使用寿命可达50年以上,比传统的地沟敷设、架空敷设使用寿命高3~4倍。


4.占地少,施工快,有利环境保护。直埋供热管道不需要砌筑庞大的地沟,只需将保温管埋人地下,因此大大减少了工程占地,减少土方开挖量约50%以上,减少土建砌筑和混凝土量90%。同时,保温管加工和现场挖沟平行进行,只需现场接头,可以缩短工期约50%以上。


5.国外生产聚氨酯保温预制管,均设有渗漏报警线,一旦管道某处发生渗漏,通过报警线的传导,便可在专用检测仪表上显示出保温管道渗水、漏水的准确位置及渗漏程度的大小,以便通知检渗人员迅速处理漏水的管段,保证供热管网的安全运行。国内生产的保温管目前未设渗漏报警线,有待补上这一空白。


  总之,聚氨酯保温直埋管不仅具有传统地沟和架空敷设管道难以比拟的先进技术、实用性能,而且还具有显著的社会效益和经济效益,也是供热节能的有力措施。采用直埋供热管道技术,标志着我国供热管道技术发展已经进入了新的起点。随着这项先进技术的进一步完善和发展,供热管道直埋取代地沟和架空势在必行。


                             PE-RT预制保温直埋供热工程案例


试点一:


2012年9月,内蒙赤峰的富龙热力集团使用吉林市松江塑料管道设备有限公司生产的PE-RT II/XRT70预制保温直埋供热塑料复合管进行试验,作为小区内的直埋供热管道,从小区接口到楼前。与传统的管道不同之处在于本次试验用的预制保温复合管的工作管为PE—RTII/XRT70塑料管,以解决传统钢管的腐蚀/锈蚀问题。


该试验的热源为热电联产间接热源,温度为70(2,压力为0.5MPa,管道规格为d160 SDRll/S5,d90 SDRll/S5。直管段采用对接焊接和电熔套筒连接,转角采用电熔弯头连接,在安装过程中,工人都反应PE—RT II/XRT70工作管的对接焊接自动化程度很高,电熔管件焊接特别方便,操作过程也很容易掌握。与小区入口钢管的连接采用法兰连接,并在法兰后端进行锚固,接头严密性很好。由于管道比同规格钢管轻,搬运也很轻松。经过一个采暖季的使用,系统运行良好,水质很好,供热正常,接头无渗漏。之前担心管道受热膨胀会拱出地面的情况并没有出现。


试点二:


2012年9月,吉林市某小区使用吉林市松江塑料管道设备有限公司生产的PE—RT II/XRT70预制保温直埋供热塑料复合管进行试验,从小区接口到楼前,供应生活小区的散热器采暖。该试验的热源为燃煤锅炉的二次管网,经过小区的换热站后,温度为80,压力为0.6MPa,管道规格为d160 SDRll/S5,d90 SDRII/S5。直管段的连接采用了电熔套筒、对接焊接以及电熔弯头,分支用到了电熔变径。管道埋深0.5米。在安装过程中,工人都反应PE—RT II/XRT70工作管的对接焊接自动化程度很高,电熔管件焊接特别方便,操作过程也很容易掌握。由于管道比同规格钢管轻,搬运也很轻松。经过一个采暖季的使用,系统运行良好,水质很好,供热正常。用户反应再也不用担心腐蚀的问题了。


试点三:


 青岛泰能集团,是青岛市的燃气和热力供应单位,最早提议把“耐热聚乙烯PE—RT II/XRTTO塑料管道用于直埋供热二次管网"的用户。早在2011年10月,与道达尔进行聚乙烯管道材料的技术交流时,提出钢管的腐蚀的问题一直没有十分经济且长期有效的应对方法,希望将PE-RTII/XRT70作为直埋供热二次管网进行应用试点;自此,双方进行了大量的资料调研以及可行性的研究。在调研的过程中,青岛泰能集团的管理层以及技术专家意识到了耐热聚乙烯塑料管不仅具有钢管不可媲美的耐腐蚀性,而且连接方便,接El密封性好,使用寿命长。基于泰能集团使用PEl00燃气管道替代钢制燃气管道的应用经验和实际效果,附加值的比较等;欧洲上世纪80年代以来的应用历史、道达尔PE—RTII/XRT70的测试数据,更加增强了泰能热力的信心。


 经过充分的调研、严谨的论证以及细致的设计工作,泰能集团于2012年底,依托中国市政工程华北设计研究总院的设计方案,使用淄博洁林塑料制管有限公司生产的PE—RT II/XRT70预制保温复合塑料管材管件进行试用,为生活小区的散热器输送热水。热源为燃煤锅炉的二次侧热水,经过小区的换热站后,最高温度为80度,运行压力为0.6MPa。管道埋深为0.5米。


管道规格为d90 SDRl1/S5以及d75 SDRll/S5。直管段的连接分别采用了电熔套筒以及对接焊接,转角采用了电熔弯头,分支采用电熔变径。泰能集团的总工全程跟踪了项目的进展,包括现场的施工和安装。


 经过一个采暖季的使用,系统运行良好,水质很好,供热正常。接头密封性很好,无渗漏,接头保温层完好。泰能集团正在总结试验数据,与XRT70预制保温塑料复合管生产企业紧密合作,进行系统性的验证,制定山东地区的产品及应用技术规范,同时在青岛市扩大试点和应用。


                                       应用前景分析


“十一五”期间,城市市政管道平均每年新增9.8万公里,其中城市集中供热管道1.1万公里;县镇(县城、建制镇)市政管道平均每年新增8.5万公里,其中县城集中供热管道0.4万公里。到2010年,城市市政管道总长度达到135.7万公里,其中城市集中供热管道14万公里;县镇(县城、建制镇)市政管道总长度达到87.2万公里,其中县城集中供热管道2.6万公里。


 现在正在运行的城市市政管网中,大部分是2000年以后敷设的,总长度达到82.8万公里,占61%,其中城市集中供热管道9.5万公里,占68.54%。1990年以68前敷设的总长度达到24.1万公里,占17.8%,其中城市集中供热1.8万公里,占13%。


  中国的东北地区,是全国供暖时间最长的区域。以黑龙江省为例,2012年,黑龙江省将继续加大热改力度,计划增加集中供热面积1600万平方米,两年内使城市集中供热率达到85%以上;扩大集中供热热源建设,确立10个供热规划分区,支持发展热电联产,实施17个供热热源建设;加快陈旧老化的供热管网改造,今年计划完成276公里;逐步取缔分散小锅炉供热,完成主城区1808台分散小锅炉并网改造,实现主城区集中供热全覆盖,2012年市财政投入3.78亿元,全面推进分户供暖管网改造、热计量改造。


  在中国的西北,新疆自治区和兵团将立足“环保优先,生态立区”的指导思想,计划新开工项目1162个,加快推动新疆城镇供热设施改造,预计“十二五”将新增供热面积约16820万平方米,相当于目前集中供热面积的近2倍。根据国家“十二五"发展规划,城镇化进程将不断推进,将带动城镇基础建设和房屋建筑的发展,对管道的需求将进一步增大,将为塑料管道提供了广阔的市场。集中供热由于热源利用率高而备受关注,无疑为预保温塑料供热管道的发


展提供了广阔的空间和前景;同时,由于集中供热预制保温塑料管道具有耐腐蚀、使用寿命长、水流阻力小、节约能耗、重量轻、施工方便、日常维护简单,综合造价低等特点,将具有极强的竞争优势。


  住建部主导的《集中供热预制直埋保温热水塑料管生产与应用关键技术研究》已获批准,国家化学建筑材料测试中心(建工测试部)牵头组织的行业标准《高密度聚乙烯外护管聚氨酯发泡预制直埋保温复合塑料管》也在编制中,相信随着政府各部门的重视,科研课题的深入工作,相关标准/规范的制定,将会进一步推进和规范相关应用,促进塑料管道行业在新技术领域的应用, 为社会经济建设服务,能够为国家和社会的发展带来长久的经济效益和综合效益。

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