CN110067912A - 设有电伴热带的明敷设介质管道及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种设有电伴热带的明敷设介质管道及其制作方法，适于敷设在寒冷冰点以下地区，属于工业管道、民用管道(或设备)的保温绝热工程技术领域，该明敷设介质管道包括至少一根介质管道以及该介质管道外周从内到外依次设置的加热结构、热能储蓄传导层、热能二次反馈层和保温绝热结构，所述加热结构为布置在介质管道上的电伴热带。本发明明敷设介质管道采用多层结构设计以及同层错缝、层间压缝的工艺敷设方式，解决电伴热带密封问题，同时利用热能储蓄传导层和热能二次反馈层的技术处理方式大幅度提高电伴热带的热效率，降低能耗。

Description

设有电伴热带的明敷设介质管道及其制作方法

技术领域

本发明属于工业管道、民用管道(或设备)的保温绝热工程技术领域，具体涉及一种设有电伴热带的明敷设介质管道及其制作方法。

背景技术

目前，针对寒冷潮湿冰点以下的地区，在地上明敷设或地下管廊内敷设的工业、民用介质管道(或设备)，尤其是大规格、长距离输送的工业、民用介质管道，为了防止介质管道冻结，常采用热源管道伴热的实施方式，该方式多用蒸汽或热水作外供热源，即通过伴热管散发的热量补偿介质工作管道(或设备)的散热损失，再用保温材料将伴热管和介质管道(或设备)一起包裹在保温层内。这种传统的蒸汽或热水式伴热防冻措施，需要大量的热源供应，能耗大，且配套系统较为繁杂,安装和维修的工作量大，管理不便。近年来，随着电伴热带技术的诞生，电伴热可以有效利用能量，将电能转换为热能并可有效控制温度，起到加热、保温、防冻的目的，其常见的管道电伴热敷设方式参见图1。

常规的电伴热带通常置于介质管道和保温层之间，保温绝热材质一般热传导系数很低，电伴热带与保温层相接触的面的热量及周边形成无功热量在此处聚集，热能不能有效传递给介质管道，造成热能浪费和损耗(几乎50％的热量损耗)，同时该接触面由于热量局部集中，会造成电伴热带的使用寿命降低。

目前有研究尝试将数根电伴热带分别穿入PVC绝缘管或金属导管内作为加热伴随管与介质管道一起平行敷设，但PVC管或金属导管不能按照预定方式在介质管道上缠绕(电伴热带的功率有限，平行敷设发热量受到限制、传热效率太低)，致使介质管道(或设备)得不到足够的、均匀的热量，且PVC管热传导率较低，以及PVC管与电伴热带位置空间存在空隙，不能将电伴热带产生的有限热量均匀有效的释放出来高效率的传递给介质管道(或设备)；另外，PVC管或金属导管连接处的密封处理较为困难，因此，该方式会造成电伴热带能耗大，热效率低，施工困难，不适于推广使用。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种设有电伴热带的明敷设介质管道。

本发明所采用的技术方案为：

一种设有电伴热带的明敷设介质管道，适于敷设在寒冷冰点以下地区，包括至少一根介质管道(01)以及该介质管道外周从内到外依次设置的加热结构(1)、热能储蓄传导层(2)、热能二次反馈层(3)和保温绝热结构(4)，所述加热结构(1)为布置在介质管道(01)上的电伴热带(02)，保温绝热结构(4)为双层复合结构，包括从内到外依次设置的具有保温功能的保温层(41)和具有防水加固功能的保护层(42)。

上述设有电伴热带的明敷设介质管道中，所述热能储蓄传导层(2)采用金属丝网制成，敷设在电伴热带(02)、介质管道(01)外周形成多孔絮状层。

上述设有电伴热带的明敷设介质管道中，所述热能储蓄传导层(2)为由铁丝网、铝丝网、铜丝网、不锈钢丝网中的任一种或多种的组合所形成的网片，且该网片和与其接触的材料不发生电化学反应，网片宽度为100mm-150mm。

上述设有电伴热带的明敷设介质管道中，所述热能储蓄传导层(2)为卷状网片，至少设有两层，其以半叠压法螺旋缠绕在电伴热带(02)和介质管道(02)的外周。

上述设有电伴热带的明敷设介质管道中，所述热能二次反馈层(3)包括覆盖在热能储蓄传导层(2)外周的一层金属薄带，该金属薄带为由铝箔片、抛光不锈钢片、电镀板片中的一种形成的卷板制成的热能反馈片。

上述设有电伴热带的明敷设介质管道中，所述热能二次反馈层(3)的热能反馈片为整体式卷板，该卷板包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，且闭合处的边缘叠压固定；或者所述热能二次反馈层(3)的热能反馈片为双卷板结构，两卷板组合成圆筒状包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，且两边缘处叠压固定。

上述设有电伴热带的明敷设介质管道中，所述保温层(41)由防水岩棉管、岩棉管壳或聚氨酯发泡带制成，保护层(42)为金属或塑料材质的保护层、抹面保护层或毡、箔、布类保护层中的一种或多种的组合。

本发明还提供一种上述任一设有电伴热带的明敷设介质管道的制作方法，包括以下步骤：

步骤一，准备步骤，即介质管道(01)的焊缝、试压、气密性试验合格以及除锈、刷漆、防腐蚀措施完毕，并使介质管道外表面保持清洁、干燥；

步骤二，在介质管道(01)的外周从内至外依次敷设加热结构(1)、热能储蓄传导层(2)、热能二次反馈层(3)和保温绝热结构(4)。

上述明敷设介质管道的制作方法中，步骤二具体包括：

步骤S1，将电伴热带(02)螺旋缠绕在介质管道(01)的外周作为加热结构(1)；

步骤S2，将由铁丝网、铝丝网、铜丝网、不锈钢丝网中的一种所制成的卷状网片以半叠压法螺旋缠绕在介质管道(01)和电伴热带(02)的外周作为热能储蓄传导层(2)；

步骤S3，将由铝箔片、抛光不锈钢片、电镀板片中的一种形成的卷板板制成的热能反馈片以半叠压法螺旋缠绕在热能储蓄传导层(2)的外周作为热能二次反馈层(3)；

步骤S4，采用同层错缝、内外层压缝方式在热能二次反馈层(3)的外周依次敷设保温层(41)和保护层(42)作为保温绝热结构(4)。

上述明敷设介质管道的制作方法中，步骤S3中，所述热能二次反馈层(3)的热能反馈片为整体式卷板，将该卷板包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，将卷板闭合处的边缘叠压固定；或者所述热能反馈片为双卷板结构，将两卷板组合成的圆筒状结构包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，且将两卷板的两侧边缘处叠压固定。

本发明的有益效果是：本发明设有电伴热带的明敷设介质管道采用多层结构设计以及同层错缝、层间压缝的工艺敷设方式，解决电伴热带密封问题，同时利用热能储蓄传导层和热能二次反馈层的技术处理方式大幅度提高电伴热带的热效率，降低能耗。

附图说明

图1是现有的电伴热防冻管道的布置示意图；

图2是本发明明敷设介质管道的实施例的结构示意图；

图3是电伴热带的结构示例；

图4A是电伴热带敷设方式一的示意图；

图4B是电伴热带敷设方式二的示意图；

图4C是电伴热带敷设方式三的示意图；

图4D是电伴热带敷设方式四的示意图。

图中附图标记表示为：

01-介质管道；02-电伴热带；

1-加热结构；2-热能储蓄传导层；3-热能二次反馈层；4-保温绝热结构,41-保温层，42-保护层。

具体实施方式

为了解决现有带有伴热带的明敷设介质管道存在的电伴热带的能耗大、热效率低、施工不便等缺陷，本发明提供一种设有电伴热带的明敷设介质管道及其制作方法，该明敷设介质管道为多层结构，包括从内到外依次设置的加热结构、热能储蓄传导层、热能二次反馈层和保温绝热结构，采用多层结构设计以及同层错缝、层间压缝的敷设方式，利用热能储蓄传导层解决了电伴热带热量集中，寿命低的问题，热反馈技术大幅度提高电伴热带的热效率，降低能耗，并进一步扩大电伴热带的应用范围和介质管道的直径规格。

以下结合实施例及附图，对本发明设有电伴热带的明敷设介质管道及其制作方法进行详细说明。

明敷设介质管道

图2为本发明明敷设介质管道的结构示例。如图2所示，该明敷设介质管道采用电伴热带主动加热的保温绝热技术实现防冻保温的目的，能够应用于寒冷潮湿冰点以下地区，该实施例中，介质管道的技术措施为多层结构，包括从内到外依次设置的加热结构1、热能储蓄传导层2、热能二次反馈层3、和保温绝热结构4，其中：

加热结构1包括布置在介质管道01上的电伴热带02，如图3所示，电伴热带通常为横截面呈扁平状的具有多层结构的扁平带，这种扁平结构相对于传统的穿管后平行敷设的管状结构能够增加热传导效应，伴热效率高，敷设方式灵活，可以将伴热带的平面按照预定缠绕方式紧贴介质管道表面敷设，节省空间，且发热均匀。本发明采用外购的电伴热带，其选型可根据适用场合进行确定，可以是自控温电伴热带或恒功率电伴热带。电伴热带02发出的热量补偿介质管道01输送介质过程中所散失的热量，以维持介质温度在一定的范围内，达到保温和防冻的目的。电伴热带02的敷设方式可以是多根电伴热带平行敷设(参见图4A)，均匀设置在介质管道01的四周外壁上，这种方式适用于长距离、大管径介质管道，或者材质比较硬的电伴热带，确保均匀散热；或者以螺旋方式缠绕在介质管道01上。电伴热带02以螺旋方式敷设在介质管道01上，单位长度的介质管道01上敷设的电伴热带02的长度由电伴热带02的发热功率、周围环境条件及介质管道01自身性能(例如，不同地区地下土壤温度存在较大差异，不同材质及管壁厚度传输介质管道，以及传输介质不同都将影响电伴热的发热功率和电伴热的缠绕方式)决定。敷设方式可以是以下几种：如图4B所示，单根电伴热带02单向螺旋缠绕在介质管道01上；如图4C所示，单根电伴热带02对向螺旋缠绕在介质管道01上，即先固定电伴热带02的两端，将电伴热带02中间段(留有预定的长度)以螺旋方式缠绕在介质管道01上，最后将中间的端部固定；如图4D所示，双根电伴热带02同向交叉螺旋缠绕在介质管道01上。

常规的电伴热带通常置于介质管道01和保温层之间，保温绝热材质一般热传导系数很低，电伴热带02与保温层相接触的面的热量及周边形成无功热量并在此处聚集，热能不能有效传递给介质管道01，造成热能浪费和损耗(几乎50％的热量损耗)，同时该接触面由于热量局部集中，会造成电伴热带02的使用寿命降低。

为了解决上述问题，本发明中，热能储蓄传导层2用于收集储蓄电伴热带未与介质管道01接触的面及周边无功热量，经吸收、存储、释放，以热传导的方式将热量首次反馈至介质管道01。热能储蓄传导层2可以采用热传导性能较高的金属丝网制成，敷设包裹电伴热带02、介质管道01后形成多孔絮状层，该层的设置一方面可以使电伴热带02未与介质管道01接触的面产生的热量均匀释放，避免过于局部集中导致电伴热带02的局部温度过高，造成电伴热带02的寿命降低；另一方面能够将电伴热带产生的无功热量吸收、存储，均匀释放反馈给介质管道01，提高电伴热带02的热效率，使得介质管道01维持在冰点以上的一个温度范围内。

根据管道材质，热能储蓄传导层2为由铁丝网、铝丝网、铜丝网、不锈钢丝网中的任一种或多种的组合所形成的网片，考虑到成本因素，优选铁丝网、不锈钢丝网，但采用不锈钢丝网时应保证不锈钢丝网和与其接触的材料不得发生电化学反应。热能储蓄传导层2可以制成卷状网片，以螺旋缠绕的方式敷设在电伴热带02的外周，缠绕时采用半叠压法，网片的层数可根据管道规格、应用场合来确定，一般至少为两层，优选的，热能储蓄传导层2的网片宽度100mm-150mm。丝网尾部的固定方式可采用与丝网材质相同箍卡或金属丝、或具有耐热性能的非金属绑带固定，同样该材质不得与相接处的材质发生电化学反应。

热能二次反馈层3为覆盖在热能储蓄传导层2外周的一层金属薄带(热能反馈片)，其作用是将电伴热带02及热能储蓄传导层2均匀包裹并固定在介质管道(或设备)上，同时金属薄带将热能储蓄传导层2释放的热量以热传导和热辐射的方式再次反馈给介质管道，此时，电伴热带02未与介质管道01接触的一面的热量以及周边无功热量通过热能储蓄传导层2和热能二次反馈层3的共同作用，将电伴热带02散发的热量几乎全部作用于介质管道01，极大地提高了热效率，减少了能耗。

热能二次反馈层3应在热能储蓄传导层2合理敷设固定后进行，可根据介质管道01的规格、应用场合以及热能储蓄传导层2的网片材质，可由铝箔片、抛光不锈钢片、电镀板片中的一种形成的卷板制成热能反馈片，考虑到成本，优选电镀板制成的卷状热能反馈片，应保证热能反馈片和与其接触的部位材料不发生电化学反应。

热能二次反馈层3的热能反馈片可以整体式卷板，该卷板包裹在热能储蓄传导层2的外周，将卷板闭合处的边缘叠压固定；或者热能反馈片为双卷板结构，两卷板组合成圆筒状包裹在热能储蓄传导层2的外周，且两边缘处叠压固定；优选的，热能反馈片为宽度为100mm-150mm的卷板，螺旋缠绕在热能储蓄传导层2的外周，缠绕时采用半叠压式，保证缠绕牢固。首尾固定方式可采用与二次反馈层相同箍卡或金属丝、或具有耐热性能的非金属绑带固定，同样该材质不得与相接处的材质发生电化学反应。

为了阻止电伴热带产生的热量散发外界周围坏境，需设有保温结构。本发明中，保温绝热结构4为双层复合结构，包括从内到外依次设置的保温层41和保护层42，保温层41除了防止电伴热产生的热量散发至外界周围环境，还具有一定的绝热功能，可用于炎热天气不使用电伴热带时，降低外界环境的热量进入量；保温绝热结构4应有一定的强度，不应受自重或偶然外力作用而破坏，应采取加固措施，为此目的，本发明在保温层41的外部设置保护层42。

保温绝热结构4的材质、厚度和结构应根据应用场合要求(包括介质保温要求和性能要求以及介质管道的材质性能等)以及电伴热带02的功率来确定，保温绝热结构4应分成多层施工，例如，本发明分为1-2层进行施工。根据实测，缝隙辐射和对流引起的热损失为保温良好处的几倍至几十倍，因此施工时，保温绝热结构4敷设应采用同层镶嵌，多层错缝、内外层压缝方式敷设。

一个实施例中，保温层41可由防水岩棉管、岩棉管壳或聚氨酯发泡带制成，防水岩棉管或岩棉管壳具有防潮、保温、绝热隔冷等性能，具有一定的化学稳定性，即使在潮湿情况下长期使用也不会发生潮解，该材料为不燃性材料，且对设备无腐蚀作用，特别适用本发明应用场合的要求；保护层42可保护保温绝热结构4不被损坏，防止水分浸入，保护层材料要求具有防水、防火、良好的化学性能等优点，可以是金属或塑料材质的保护层(例如PVC管壳或玻璃钢薄板)、抹面保护层或毡、箔、布类保护层中的一种或多种的组合。保护层42优选缠绕法施工，缠绕时采用叠压法，一般重叠部分为保护层42宽度的三分之一至二分之一，缠绕时要将保温层41裹紧，不允许有松脱、翻边、皱褶和鼓泡现象，始端和末端要用铁丝扎牢。例如，涂抹石棉水泥保护层时，应在粗糙的保温层41表面施工，以提高两种材料的附着力。

本发明具有上述结构的明敷设介质管道采用电伴热带主动加热方式进行抗冻绝热处理，适用于长期运行在寒冷潮湿冰点以下地区的明敷设管道。该介质管道01通过在管道外周合理敷设电伴热带02形成加热结构1；电伴热带02和介质管道01的外周敷设热能储蓄传导层2的多孔网片，将电伴热带02外侧面(未与介质管道接触的一侧面)及其周边的无功热量收集、储蓄并均匀释放，通过热传导方式将收集的热量反馈给介质管道01；热能二次反馈层3的金属薄带敷设在热能储蓄传导层2的四周，将电伴热带02及热能储蓄传导层2的网片包裹并固定在介质管道01上，利用金属薄带将热能储蓄传导层2释放的热量以热传导和热辐射的方式再次反馈给介质管道01，提高了电伴热带02的热效率，降低能耗；保温绝热结构4处于最外层，具有寒冷季节的加热、保温、防冻的绝热功能。本发明具有抗冻防潮效果的明敷设介质管道运用综合设计原则，采用多层结构设计以及同层镶嵌，多层错缝、层间压缝的敷设方式，解决电伴热带02电绝缘和密封问题，同时利用热能储蓄传导层2和热能二次反馈层3的均热和热反馈技术大幅度提高电伴热带的热效率，降低能耗，并进一步扩大电伴热带的应用范围和介质管道的直径规格。

方法

本发明还提供一种上述设有电伴热带的明敷设介质管道的制作方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，准备步骤，即介质管道的焊缝、试压、气密性试验合格以及除锈、刷漆、防腐蚀措施完毕，并使介质管道外表面保持清洁、干燥；

步骤二，在介质管道01的外周从内至外依次敷设加热结构1、热能储蓄传导层2、热能二次反馈层3、和保温绝热结构4。

步骤二中，具体步骤包括：

步骤S1，介质管道01的外周敷设电伴热带02作为加热结构1。

优选的，电伴热带02螺旋敷设在介质管道01的外周，即单根电伴热带(02)单向螺旋缠绕在介质管道(01)上(参见图4B)；或单根电伴热带(02)对向螺旋缠绕在介质管道01上(参见图4C)；或双根电伴热带(02)同向交叉螺旋缠绕在介质管道(01)上(参见图4D)。

步骤S2，热能储蓄传导层2敷设在介质管道01和电伴热带02的外周。

具体的，热能储蓄传导层2为由铁丝网、铝丝网、铜丝网、不锈钢丝网中的任一种或多种的组合所形成的卷状网片，以螺旋缠绕的方式敷设在电伴热带02的外周，缠绕时采用半叠压法。

步骤S3，热能二次反馈层3包括覆盖在热能储蓄传导层2外周的热能反馈片，将电伴热带02及热能储蓄传导层2均匀包裹并固定在介质管道(或设备)上。

具体的，热能二次反馈层3的热能反馈片由铝箔片、抛光不锈钢片、电镀板片中的一种形成的卷板制成；热能二次反馈层3的热能反馈片为整体式卷板，该卷板包裹在热能储蓄传导层2的外周，将卷板闭合处的边缘叠压固定；或者热能反馈片为双卷板结构，两卷板组合成圆筒状包裹在热能储蓄传导层2的外周，且两边缘处叠压固定；优选的，热能反馈片为宽度为100mm-150mm的卷板，螺旋缠绕在热能储蓄传导层2的外周，缠绕时采用半叠压式。

步骤S4，将保温绝热结构4敷设在热能二次反馈层3的外周。

具体的，保温绝热结构4为双层复合结构，包括从内到外依次设置的保温层41和保护层42，保温绝热结构4敷设采用同层错缝、内外层压缝方式敷设。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。

Claims (10)

1.一种设有电伴热带的明敷设介质管道，适于敷设在寒冷冰点以下地区，其特征在于，包括至少一根介质管道(01)以及该介质管道外周从内到外依次设置的加热结构(1)、热能储蓄传导层(2)、热能二次反馈层(3)和保温绝热结构(4)，所述加热结构(1)为布置在介质管道(01)上的电伴热带(02)，保温绝热结构(4)为双层复合结构，包括从内到外依次设置的具有保温功能的保温层(41)和具有防水加固功能的保护层(42)。

2.根据权利要求1所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，其特征在于，所述热能储蓄传导层(2)采用金属丝网制成，敷设在电伴热带(02)、介质管道(01)外周形成多孔絮状层。

3.根据权利要求2所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，其特征在于，所述热能储蓄传导层(2)为由铁丝网、铝丝网、铜丝网、不锈钢丝网中的任一种或多种的组合所形成的网片，且该网片和与其接触的材料不发生电化学反应，网片宽度为100mm-150mm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，其特征在于，所述热能储蓄传导层(2)为卷状网片，至少设有两层，其以半叠压法螺旋缠绕在电伴热带(02)和介质管道(02)的外周。

5.根据权利要求1至4任一项所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，其特征在于，所述热能二次反馈层(3)包括覆盖在热能储蓄传导层(2)外周的一层金属薄带，该金属薄带为由铝箔片、抛光不锈钢片、电镀板片中的一种形成的卷板制成的热能反馈片。

6.根据权利要求1至5任一项所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，其特征在于，所述热能二次反馈层(3)的热能反馈片为整体式卷板，该卷板包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，且闭合处的边缘叠压固定；或者所述热能二次反馈层(3)的热能反馈片为双卷板结构，两卷板组合成圆筒状包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，且两边缘处叠压固定。

7.根据权利要求1至6任一项所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，其特征在于，所述保温层(41)由防水岩棉管、岩棉管壳或聚氨酯发泡带制成，保护层(42)为金属或塑料材质的保护层、抹面保护层或毡、箔、布类保护层中的一种或多种的组合。

8.一种明敷设介质管道的制作方法，所述明敷设介质管道为权利要求1至7任一项所述的设有电伴热带的明敷设介质管道，该方法包括以下步骤：

步骤一，准备步骤，即介质管道(01)的焊缝、试压、气密性试验合格以及除锈、刷漆、防腐蚀措施完毕，并使介质管道外表面保持清洁、干燥；

步骤二，在介质管道(01)的外周从内至外依次敷设加热结构(1)、热能储蓄传导层(2)、热能二次反馈层(3)和保温绝热结构(4)。

9.根据权利要求8所述的明敷设介质管道的制作方法，其特征在于，步骤二中，具体包括：

步骤S1，将电伴热带(02)螺旋缠绕在介质管道(01)的外周作为加热结构(1)；

步骤S2，将由铁丝网、铝丝网、铜丝网、不锈钢丝网中的一种所制成的卷状网片以半叠压法螺旋缠绕在介质管道(01)和电伴热带(02)的外周作为热能储蓄传导层(2)；

步骤S3，将由铝箔片、抛光不锈钢片、电镀板片中的一种形成的卷板板制成的热能反馈片以半叠压法螺旋缠绕在热能储蓄传导层(2)的外周作为热能二次反馈层(3)；

步骤S4，采用同层错缝、内外层压缝方式在热能二次反馈层(3)的外周依次敷设保温层(41)和保护层(42)作为保温绝热结构(4)。

10.根据权利要求8所述的明敷设介质管道的制作方法，其特征在于，步骤S3中，所述热能二次反馈层(3)的热能反馈片为整体式卷板，将该卷板包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，将卷板闭合处的边缘叠压固定；或者所述热能反馈片为双卷板结构，将两卷板组合成的圆筒状结构包裹在热能储蓄传导层(2)的外周，且将两卷板的两侧边缘处叠压固定。